Python实现自定义Jupyter魔法命令
相信大家都用过 jupyter，也用过里面的魔法命令，这些魔法命令都以 % 或者 %% 开头，我们举个例子。
用法还是比较简单的，但是我们能不能自定义魔法命令呢？毫无疑问是可以的，因为上面的 %%cython 就是 Cython 模块自定义的。
所以命令可以是 jupyter 内置的，比如 %time，直接拿来就能用；还可以是第三方模块里面的，在 jupyter 通过 %load_ext 加载之后，再嵌入进来。下面就来看看如何自定义魔法命令。
from IPython.core.magic import (
magics_class,
Magics,
line_magic,
cell_magic
)
@magics_class
class MagicOrder(Magics):
"""
自定义一个类，类名叫什么无所谓
但要继承 Magics，并且要被 magics_class 装饰
"""
@line_magic
def hello(self, line):
"""
在 jupyter 中就可以使用如下命令，比如：
%hello <Your Code>，然后就会调用这个 hello 方法
参数 line 就是 %hello 后面的代码
"""
print(f"line: {line}")
@cell_magic
def world(self, line, cell):
"""
在 jupyter 中就可以使用如下命令，比如：
%%world
<Your Code>
<Your Code>
...
然后就会调用这个 world 方法
参数 cell 就是 %%world 下面整个单元格的代码
然后还有一个参数 line，它表示 %%world 所在行后面的代码
但对于 %% 开头的命令来说，我们一般都会新起一行，然后写代码
所以 line 这个参数暂时用不到
"""
print(f"line: \n{line}")
print("-----------------")
print(f"cell: \n{cell}")
# 必须定义 load_ipython_extension 函数
# %load_ext 本质上也是加载一个模块
# 但它会自动调用该函数
def load_ipython_extension(ip):
# 在函数内部，我们将类 MagicOrder 注册进去
# 然后就可以使用它内部的魔法命令了
ip.register_magics(MagicOrder)
# 如果不定义此函数，那么使用 %load_ext 加载时会报错
# The xxx module is not an IPython extension.
当前模块叫 main.py，我们来测试一下：
结果没有问题，但说实话对于 %% 开头的命令来说，我们很少会在它后面写代码，基本都是新起一行，就像下面这个样子。
自定义命令我们已经实现了，并且也知道怎么获取输入的代码了，下面要做的就是执行它。而将字符串当成代码执行，我们可以使用内置函数 exec。
@magics_class
class MagicOrder(Magics):
@line_magic
def hello(self, line):
exec(line)
@cell_magic
def world(self, line, cell):
exec(cell)
代码的其它部分不变，然后你觉得接下来调用魔法命令会执行成功吗？我们测试一下：
神奇的地方出现了，虽然命令执行成功了，但执行完之后，告诉我们变量未定义。其实原因很好想，我们调用 exec 的时候没有指定名字空间，那么默认会影响 exec 函数所在的名字空间，即 hello 和 world 函数的名字空间。
当打开一个 jupyter 的时候，内部相当于启动了一个 shell，所以在调用 exec 的时候，应该将整个 shell 的名字空间传进去。
from IPython.core.magic import (
magics_class,
Magics,
line_magic,
cell_magic,
needs_local_scope
)
@magics_class
class MagicOrder(Magics):
@line_magic
def hello(self, line):
# 通过 self.shell.user_ns
# 可以拿到当前 shell 的名字空间
# 注意：包含所有的单元格
local_ns = self.shell.user_ns
# 在 local_ns 当中执行代码
exec(line, local_ns, local_ns)
@needs_local_scope
@cell_magic
def world(self, line, cell, local_ns):
# 或者通过 needs_local_scope 装饰器
# 这样在调用函数的时候，会额外传递一个 local_ns 参数
# 该参数和 self.shell.user_ns 等价
exec(cell, local_ns, local_ns)
def load_ipython_extension(ip):
ip.register_magics(MagicOrder)
然后再来测试一下：
此时就没有任何问题了。
下面我们模仿 jupyter 的 %time 命令，实现一个 %my_time，来加深一遍印象。
@magics_class
class MagicOrder(Magics):
@needs_local_scope
@line_magic
def my_time(self, line, local_ns):
start = time.perf_counter()
exec(line, local_ns, local_ns)
end = time.perf_counter()
print(f"总耗时: {round(end - start, 3)}")
测试一下：
结果没有问题，是我们想要的结果。
最后再来看看如何设置可选参数，举一个 Cython 的例子：
我们说对于以 %% 开头的命令，应该新起一行，在它的下面写代码。而之所以新起一行，是因为命令所在的行，要用于设置可选参数。那么问题来了，如何设置指定的可选参数呢？
from IPython.core.magic import (
magics_class,
Magics,
cell_magic,
needs_local_scope
)
from IPython.core import magic_arguments
@magics_class
class MagicOrder(Magics):
@magic_arguments.magic_arguments()
# 在 jupyter 中可以通过 -n=xxx 或者 --name=xxx
# 然后是 dest="name"，用于指定参数的名字
# 后续便可以通过 name 字段来获取该参数的值
@magic_arguments.argument(
"-n", "--name", dest="name", default="satori"
)
# "-" 和 "--" 可以只出现一个，并且默认解析得到的是字符串
# 而 age 我们希望是整数，所以指定 type 为 int
# 解析完参数之后，会自动调用 int 进行转化
# 如果不指定该参数，则使用 default
# 而这里没有 default，那么结果就是 None
@magic_arguments.argument(
"--age", dest="age", type=int
)
@magic_arguments.argument(
"-h", "--hobby", dest="hobby", default=[],
action="append"
)
@needs_local_scope
@cell_magic
def order(self, line, cell, local_ns):
# 显然 line 就是可选参数，cell 就是代码块
exec(cell, local_ns, local_ns)
# 解析参数
args = magic_arguments.parse_argstring(
self.order, line)
# 打印
print(args)
def load_ipython_extension(ip):
ip.register_magics(MagicOrder)
我们测试一下：
还是很简单的，而且这里的参数解析和 argparse 模块非常类似，可以自己看一下。
到此这篇关于Python实现自定义Jupyter魔法命令的文章就介绍到这了,更多相关Python Jupyter魔法命令内容请搜索软件开发网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持软件开发网！
