Python学习笔记（Task12：模块）

Dear 丶 2023-05-29 09:14 191阅读 0赞

# 模块 #

由于之前是用 python 解释器来编程，如果从 Python 解释器退出再进入，那么定义的所有的方法和变量就都消失了。

为此 Python 提供了一个办法，把这些定义存放在文件中，为一些脚本或者交互式的解释器实例使用，这个文件被称为模块。

**模块**是一个包含所有你定义的函数和变量的文件，其后缀名是.py。模块可以被别的程序引入，以使用该模块中的函数等功能。这也是使用 python 标准库的方法。

下面是一个使用 python 标准库中模块的例子：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NTU2NTk5_size_16_color_FFFFFF_t_70]

1.  import sys 引入 python 标准库中的 sys.py 模块；这是引入某一模块的方法。
2.  sys.argv 是一个包含命令行参数的列表。
3.  sys.path 包含了一个 Python 解释器自动查找所需模块的路径的列表。

## import 语句 ##

想使用 Python 源文件，只需在另一个源文件里执行 import 语句，语法如下：

> import module1\[, module2\[,… moduleN\]

当解释器遇到 import 语句，如果模块在当前的搜索路径就会被导入。

搜索路径是一个解释器会先进行搜索的所有目录的列表。

test1.py 文件代码

def Hello():
        print('Hello world!')

引入 support 模块：  
![在这里插入图片描述][20191105161634700.png]  
一个模块只会被导入一次，不管你执行了多少次import。这样可以防止导入模块被一遍又一遍地执行。

Python的搜索路径是由一系列目录名组成的，当我们使用import语句的时候，解释器就依次从这些目录中去寻找所引入的模块。

搜索路径是在Python编译或安装的时候确定的，安装新的库应该也会修改。搜索路径被存储在sys模块中的path变量，做一个简单的实验，在交互式解释器中，输入以下代码：  
![在这里插入图片描述][20191105161811841.png]  
sys.path 输出是一个列表，其中第一项是空串’’，代表当前目录，亦即我们执行python解释器的目录（对于脚本的话就是运行的脚本所在的目录）。

了解了搜索路径的概念，就可以在脚本中修改sys.path来引入一些不在搜索路径中的模块，利用sys.path.append() 方法。

之前的做法并没有把直接定义在fibo中的函数名称写入到当前符号表里，只是把模块fibo的名字写到了那里。

可以使用模块名称来访问函数；如果你打算经常使用一个函数，你可以把它赋给一个本地的名称：  
![在这里插入图片描述][20191105162541317.png]

## from … import 语句 ##

Python 的 from 语句让你从模块中导入一个指定的部分到当前命名空间中，语法如下：

> from modname import name1\[, name2\[, … nameN\]\]

例如，要导入模块 test1 的 Hello 函数，使用如下语句：  
![在这里插入图片描述][201911051627443.png]  
这个声明不会把整个 test1模块导入到当前的命名空间中，它只会将test1里的Hello函数引入进来。

## from … import \* 语句 ##

把一个模块的所有内容全都导入到当前的命名空间也是可行的，只需使用如下声明：

> from modname import \*

这提供了一个简单的方法来导入一个模块中的所有项目。然而这种声明不该被过多地使用。

## 深入模块 ##

模块除了方法定义，还可以包括可执行的代码。这些代码一般用来初始化这个模块。这些代码只有在第一次被导入时才会被执行。

每个模块有各自独立的符号表，在模块内部为所有的函数当作全局符号表来使用。

所以，模块的作者可以放心大胆的在模块内部使用这些全局变量，而不用担心把其他用户的全局变量搞混。

从另一个方面，当你确实知道你在做什么的话，你也可以通过 modname.itemname 这样的表示法来访问模块内的函数。

模块是可以导入其他模块的。在一个模块（或者脚本，或者其他地方）的最前面使用 import 来导入一个模块，当然这只是一个惯例，而不是强制的。被导入的模块的名称将被放入当前操作的模块的符号表中。

还有一种导入的方法，可以使用 import 直接把模块内（函数，变量的）名称导入到当前操作模块。先修改一下test1模块：

# test1.py内函数
    def Hello():
        print('Hello world!')
        
    def Hello2():
        print('Hello Rex!')

![在这里插入图片描述][20191105163857741.png]  
这种导入的方法不会把被导入的模块的名称放在当前的字符表中（所以在这个例子里面，fibo 这个名称是没有定义的）。

这还有一种方法，可以一次性的把模块中的所有（函数，变量）名称都导入到当前模块的字符表:  
![在这里插入图片描述][20191105164017206.png]  
这将把所有的名字都导入进来，但是那些由单一下划线（\_）开头的名字不在此例。大多数情况， Python程序员不使用这种方法，因为引入的其它来源的命名，很可能覆盖了已有的定义。

## \_\_name\_\_属性 ##

一个模块被另一个程序第一次引入时，其主程序将运行。如果我们想在模块被引入时，模块中的某一程序块不执行，我们可以用\_\_name\_\_属性来使该程序块仅在该模块自身运行时执行。

if __name__ == '__main__':
       print('程序自身在运行')
    else:
       print('我来自另一模块')

![在这里插入图片描述][20191105164214850.png]  
![在这里插入图片描述][20191105164306684.png]  
说明： 每个模块都有一个\_\_name\_\_属性，当其值是’**main**’时，表明该模块自身在运行，否则是被引入。

说明：`__name__` 与 `__main__` 底下是双下划线， `_ _` 是这样去掉中间的那个空格。

## dir() 函数 ##

内置的函数 dir() 可以找到模块内定义的所有名称。以一个字符串列表的形式返回:

![在这里插入图片描述][20191105164544630.png]  
如果没有给定参数，那么 dir() 函数会罗列出当前定义的所有名称:  
![在这里插入图片描述][20191105165435965.png]

## 标准模块 ##

Python 本身带着一些标准的模块库。

有些模块直接被构建在解析器里，这些虽然不是一些语言内置的功能，但是他却能很高效的使用，甚至是系统级调用也没问题。

这些组件会根据不同的操作系统进行不同形式的配置，比如 winreg 这个模块就只会提供给 Windows 系统。

## 包 ##

包是一种管理 Python 模块命名空间的形式，采用"点模块名称"。

比如一个模块的名称是 A.B， 那么他表示一个包 A中的子模块 B 。

就好像使用模块的时候，你不用担心不同模块之间的全局变量相互影响一样，采用点模块名称这种形式也不用担心不同库之间的模块重名的情况。

这样不同的作者都可以提供 NumPy 模块，或者是 Python 图形库。

不妨假设你想设计一套统一处理声音文件和数据的模块（或者称之为一个"包"）。

现存很多种不同的音频文件格式（基本上都是通过后缀名区分的，例如： .wav，:file:.aiff，:file:.au，），所以你需要有一组不断增加的模块，用来在不同的格式之间转换。

并且针对这些音频数据，还有很多不同的操作（比如混音，添加回声，增加均衡器功能，创建人造立体声效果），所以你还需要一组怎么也写不完的模块来处理这些操作。

这里给出了一种可能的包结构（在分层的文件系统中）:

sound/                          顶层包
          __init__.py               初始化 sound 包
          formats/                  文件格式转换子包
                  __init__.py
                  wavread.py
                  wavwrite.py
                  aiffread.py
                  aiffwrite.py
                  auread.py
                  auwrite.py
                  ...
          effects/                  声音效果子包
                  __init__.py
                  echo.py
                  surround.py
                  reverse.py
                  ...
          filters/                  filters 子包
                  __init__.py
                  equalizer.py
                  vocoder.py
                  karaoke.py
                  ...

在导入一个包的时候，Python 会根据 sys.path 中的目录来寻找这个包中包含的子目录。

目录只有包含一个叫做\_\_init\_\_.py 的文件才会被认作是一个包，主要是为了避免一些滥俗的名字（比如叫做 string）不小心的影响搜索路径中的有效模块。

最简单的情况，放一个空的file:`__init__`.py就可以了。当然这个文件中也可以包含一些初始化代码或者为（将在后面介绍的） \_\_all\_\_变量赋值。

用户可以每次只导入一个包里面的特定模块，比如:

> import sound.effects.echo

这将会导入子模块:sound.effects.echo。 他必须使用全名去访问:

> sound.effects.echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)

还有一种导入子模块的方法是:

> from sound.effects import echo

这同样会导入子模块: echo，并且他不需要那些冗长的前缀，所以他可以这样使用:

> echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)

还有一种变化就是直接导入一个函数或者变量:

> from sound.effects.echo import echofilter

同样的，这种方法会导入子模块: echo，并且可以直接使用他的 echofilter() 函数:

> echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)

**注意**:当使用 `from package import item` 这种形式的时候，对应的 item 既可以是包里面的子模块（子包），或者包里面定义的其他名称，比如函数，类或者变量。

import 语法会首先把 item 当作一个包定义的名称，如果没找到，再试图按照一个模块去导入。如果还没找到，抛出一个 :exc:ImportError 异常。

反之，如果使用形如 import item.subitem.subsubitem 这种导入形式，除了最后一项，都必须是包，而最后一项则可以是模块或者是包，但是不可以是类，函数或者变量的名字。

## 从一个包中导入\* ##

设想一下，如果我们使用 from sound.effects import \*会发生什么？

Python 会进入文件系统，找到这个包里面所有的子模块，一个一个的把它们都导入进来。

但是很不幸，这个方法在 Windows平台上工作的就不是非常好，因为Windows是一个大小写不区分的系统。

在这类平台上，没有人敢担保一个叫做 ECHO.py 的文件导入为模块 echo 还是 Echo 甚至 ECHO。

（例如，Windows 95就很讨厌的把每一个文件的首字母大写显示）而且 DOS 的 8+3 命名规则对长模块名称的处理会把问题搞得更纠结。

为了解决这个问题，只能烦劳包作者提供一个精确的包的索引了。

导入语句遵循如下规则：如果包定义文件\_\_init\_\_.py 存在一个叫做\_\_all\_\_ 的列表变量，那么在使用 from package import \* 的时候就把这个列表中的所有名字作为包内容导入。

作为包的作者，可别忘了在更新包之后保证 `__all__` 也更新了。这里有一个例子，在`file:sounds/effects/__init__.py`中包含如下代码:

__all__ = ["echo", "surround", "reverse"]

这表示当你使用from sound.effects import \*这种用法时，你只会导入包里面这三个子模块。

如果\_\_all\_\_ 真的没有定义，那么使用from sound.effects import \*这种语法的时候，就不会导入包 sound.effects 里的任何子模块。他只是把包sound.effects和它里面定义的所有内容导入进来（可能运行\_\_init\_\_.py里定义的初始化代码）。

这会把\_\_init\_\_.py 里面定义的所有名字导入进来。并且他不会破坏掉我们在这句话之前导入的所有明确指定的模块。看下这部分代码:

import sound.effects.echo
    import sound.effects.surround
    from sound.effects import *

这个例子中，在执行 from…import 前，包 sound.effects 中的 echo 和 surround 模块都被导入到当前的命名空间中了。（当然如果定义了 **all** 就更没问题了）

通常我们并不主张使用 `*` 这种方法来导入模块，因为这种方法经常会导致代码的可读性降低。不过这样倒的确是可以省去不少敲键的功夫，而且一些模块都设计成了只能通过特定的方法导入。

记住，使用 **from Package import specific\_submodule** 这种方法永远不会有错。事实上，这也是推荐的方法。除非是你要导入的子模块有可能和其他包的子模块重名。

如果在结构中包是一个子包（比如这个例子中对于包sound来说），而你又想导入兄弟包（同级别的包）你就得使用导入绝对的路径来导入。比如，如果模块sound.filters.vocoder 要使用包 sound.effects 中的模块 echo，你就要写成 from sound.effects import echo。

> from . import echo  
> from … import formats  
> from …filters import equalizer

无论是隐式的还是显式的相对导入都是从当前模块开始的。主模块的名字永远是"**main**"，一个Python应用程序的主模块，应当总是使用绝对路径引用。

包还提供一个额外的属性\_\_path\_\_。这是一个目录列表，里面每一个包含的目录都有为这个包服务的\_\_init\_\_.py，你得在其他\_\_init\_\_.py被执行前定义哦。可以修改这个变量，用来影响包含在包里面的模块和子包。

这个功能并不常用，一般用来扩展包里面的模块。

## 参考资料 ##

https://www.runoob.com/python3/python3-module.html

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NTU2NTk5_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191105160610673.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1NTU2NTk5,size_16,color_FFFFFF,t_70
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