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

考虑到python2和python3之间的可移植性问题，您应该始终指定其中一个版本，除非您的程序与两个版本都兼容。

一些发行版现在已经发布了python符号链接到python3 -不要依赖于python是python2。

PEP 394强调了这一点:

为了容忍不同平台的差异，所有的新代码 需要调用Python解释器时不应该指定Python，但是 而是应该指定python2或python3(或更具体的 python2。X和python3。x版本;参见迁移说明)。这 当从shell调用时，应该在shebangs中进行区分 脚本，当通过system()调用调用时，或在任何 其他上下文。

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。

这被称为shebang线。维基百科词条解释道:

在计算中，shebang(也称为hashbang、hashpling、pound bang或crunchbang)指的是字符“#!”，当它们是解释器指令中作为文本文件第一行的前两个字符时。在类unix操作系统中，程序加载器将出现这两个字符作为文件是脚本的指示，并尝试使用文件中第一行剩余部分指定的解释器执行该脚本。

请参见Unix FAQ条目。

即使在Windows上，shebang行不决定要运行的解释器，您也可以通过在shebang行上指定选项来将选项传递给解释器。我发现在一次性脚本中保留一个通用的shebang行很有用(比如我在回答SO问题时写的脚本)，这样我就可以在Windows和ArchLinux上快速测试它们。

env实用程序允许你在路径上调用命令:

剩下的第一个参数指定要调用的程序名称;它根据PATH环境变量进行搜索。其余的参数将作为参数传递给该程序。

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)。

它只是指定要使用的解释器。为了理解这一点，通过touch test.py创建一个文件，然后在该文件中输入以下内容:

#!/usr/bin/env python3
print "test"

执行chmod +x test.py使脚本可执行。在此之后，当你执行./test.py时，你应该得到一个错误:

  File "./test.py", line 2
    print "test"
               ^
SyntaxError: Missing parentheses in call to 'print'

因为python3不支持打印操作符。

现在继续，将代码的第一行更改为:

#!/usr/bin/env python2

将test打印到stdout是可行的，因为python2支持打印操作符。现在，您已经了解了如何在脚本解释器之间切换。