Linux内核的exec系统调用可以原生地理解shebangs (#!

当你在bash上执行时:

./something

在Linux上，它调用exec系统调用，路径为。/something。

内核的这行代码在传递给exec的文件https://github.com/torvalds/linux/blob/v4.8/fs/binfmt_script.c#L25上被调用

if ((bprm->buf[0] != '#') || (bprm->buf[1] != '!'))

它读取文件的第一个字节，并将它们与#!进行比较。

如果比较为真，那么这行其余的部分将由Linux内核解析，它将使用以下命令执行另一个exec调用:

可执行:/usr/bin/env 第一个参数:python 第二个参数:脚本路径

因此等价于:

/usr/bin/env python /path/to/script.py

env是一个可执行文件，搜索PATH，例如找到/usr/bin/python，然后最后调用:

/usr/bin/python /path/to/script.py

Python解释器会看到#!但是在Python中#是注释字符，所以这一行作为常规注释被忽略了。

是的，你可以用:

printf '#!/a\n' | sudo tee /a
sudo chmod +x /a
/a

Bash识别错误:

-bash: /a: /a: bad interpreter: Too many levels of symbolic links

# !恰好是人类可读的，但这不是必需的。

如果文件以不同的字节开始，那么exec系统调用将使用不同的处理程序。另一个最重要的内置处理程序是针对ELF可执行文件的:https://github.com/torvalds/linux/blob/v4.8/fs/binfmt_elf.c#L1305，它检查字节7f 45 4c 46(这恰好也是人类可读的.ELF)。让我们通过读取ELF可执行文件/bin/ls的前4个字节来确认:

head -c 4 "$(which ls)" | hd 

输出:

00000000  7f 45 4c 46                                       |.ELF|
00000004                                                                 

因此，当内核看到这些字节时，它会获取ELF文件，将其正确地放入内存中，并使用它启动一个新进程。请参见:内核如何获得在linux下运行的可执行二进制文件?

最后，您可以使用binfmt_misc机制添加自己的shebang处理程序。例如，您可以为.jar文件添加一个自定义处理程序。这种机制甚至支持按文件扩展名的处理程序。另一个应用程序是使用QEMU透明地运行不同体系结构的可执行文件。

但是我不认为POSIX指定了shebangs: https://unix.stackexchange.com/a/346214/32558，尽管它在基本原理部分提到了，并且以“如果系统支持可执行脚本，可能会发生一些事情”的形式出现。macOS和FreeBSD似乎也实现了它。

PATH搜索动机

shebangs存在的一个重要动机可能是，在Linux中，我们经常希望从PATH运行命令，就像这样:

basename-of-command

而不是:

/full/path/to/basename-of-command

但是，如果没有shebang机制，Linux如何知道如何启动每种类型的文件呢?

在命令中硬编码扩展:

 basename-of-command.py

或者在每个解释器上执行PATH搜索:

python basename-of-command

这是一种可能性，但这有一个主要的问题，如果我们决定将命令重构为另一种语言，那么一切都会崩溃。

她完美地解决了这个问题。

env: pyenv和其他版本管理器的主要用例

为什么应该使用#!/usr/bin/env python而不是/usr/bin/python是pyenv的版本管理器。

Pyenv允许您轻松地在一台机器上安装多个python版本，以便能够在没有虚拟化的情况下更好地再现其他项目。

然后，它通过在PATH中设置其顺序来管理“当前”python版本:例如，对于不同的python版本，如apt-get install所示，pyenv托管的python可以位于:

/home/ciro/.pyenv/shims/python

所以与/usr/bin/python完全不同，有些系统可能会通过更新替代符号链接来处理。

它允许你选择你想要使用的可执行文件;这是非常 如果你有多个python安装和不同的模块，这很方便 在每一个愿望中选择。如。

#!/bin/sh
#
# Choose the python we need. Explanation:
# a) '''\' translates to \ in shell, and starts a python multi-line string
# b) "" strings are treated as string concat by python, shell ignores them
# c) "true" command ignores its arguments
# c) exit before the ending ''' so the shell reads no further
# d) reset set docstrings to ignore the multiline comment code
#
"true" '''\'
PREFERRED_PYTHON=/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/2.7/bin/python
ALTERNATIVE_PYTHON=/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/bin/python3
FALLBACK_PYTHON=python3

if [ -x $PREFERRED_PYTHON ]; then
    echo Using preferred python $ALTERNATIVE_PYTHON
    exec $PREFERRED_PYTHON "$0" "$@"
elif [ -x $ALTERNATIVE_PYTHON ]; then
    echo Using alternative python $ALTERNATIVE_PYTHON
    exec $ALTERNATIVE_PYTHON "$0" "$@"
else
    echo Using fallback python $FALLBACK_PYTHON
    exec python3 "$0" "$@"
fi
exit 127
'''

__doc__ = """What this file does"""
print(__doc__)
import platform
print(platform.python_version())

这样做的主要原因是使脚本可跨操作系统环境移植。

例如，在mingw下，python脚本使用:

#!/c/python3k/python 

在GNU/Linux发行版下，它是:

#!/usr/local/bin/python 

or

#!/usr/bin/python

在最好的商业Unix sw/hw系统(OS/X)下，它是:

#!/Applications/MacPython 2.5/python

或在FreeBSD上:

#!/usr/local/bin/python

然而，所有这些差异可以通过使用以下方法使脚本可移植:

#!/usr/bin/env python

如果安装了多个版本的Python， /usr/bin/env将确保使用的解释器是环境$PATH中的第一个解释器。另一种方法是硬编码类似#!/usr/bin/python;这是可以的，但是不太灵活。

在Unix中，要解释的可执行文件可以通过#!在第一行的开头，后面跟着解释器(以及它可能需要的任何标志)。

如果您谈论的是其他平台，当然，这条规则不适用(但“shebang行”没有害处，如果您将该脚本复制到基于Unix的平台，如Linux、Mac等，则会有所帮助)。

强调一件大多数人都忽略了的事情可能是有道理的，这可能会妨碍立即理解。在终端中输入python时，通常不会提供完整路径。相反，可执行文件在PATH环境变量中查找。反过来，当你想直接执行Python程序/path/to/app.py时，必须告诉shell要使用哪个解释器(通过hashbang，其他贡献者在上面解释的内容)。

Hashbang期望到解释器的完整路径。因此，要直接运行你的Python程序，你必须提供Python二进制文件的完整路径，这差异很大，特别是考虑到使用virtualenv。为了解决可移植性，使用了/usr/bin/env的技巧。后者最初的目的是就地改变环境并在其中运行命令。当没有提供任何更改时，它将在当前环境中运行该命令，这将有效地导致相同的PATH查找。

源代码来自unix stackexchange

执行python文件时，可以使用./file.py，其中file是文件的名称。/usr/bin/env是PATH，然后python是python2, python3是python3(胡说)

#！/usr/bin/env python也可以允许python文件被其他程序执行，只要使用chmod +x file.py即可。