模块和包
在前面的几个章节中我们基本上是用 python 解释器来编程，如果你从 Python 解释器退出再进入，那么你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。
Python 中的模块（Module）是一个包含 Python 定义和语句的文件，文件名就是模块名加上 .py 后缀。
模块可以包含函数、类、变量以及可执行的代码。通过模块，我们可以将代码组织成可重用的单元，便于管理和维护。
下面是一个使用 python 标准库中模块的例子。
#!/usr/bin/python3 # 文件名: using_sys.py import sys print('命令行参数如下:') for i in sys.argv: print(i) print('\n\nPython 路径为：', sys.path, '\n')
执行结果如下所示：
命令行参数如下: D:\learn\Python-卢战士优选\learncode\01FirstProject\20模块.py Python 路径为： ['D:\\learn\\Python-卢战士优选\\learncode\\01FirstProject', 'D:\\learn\\Python-卢战士优选\\learncode\\01FirstProject', 'D:\\install\\tools\\PyCharm 2024.3.4\\plugins\\python-ce\\helpers\\pycharm_display', 'C:\\Users\\luzhanshi\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313\\python313.zip', 'C:\\Users\\luzhanshi\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313\\DLLs', 'C:\\Users\\luzhanshi\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313\\Lib', 'C:\\Users\\luzhanshi\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313', 'C:\\Users\\luzhanshi\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313\\Lib\\site-packages', 'D:\\install\\tools\\PyCharm 2024.3.4\\plugins\\python-ce\\helpers\\pycharm_matplotlib_backend', 'D:\\install\\tools\\PyCharm 2024.3.4\\plugins\\python-ce\\helpers\\pycharm_plotly_backend']
- 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。
搜索路径时一个解释器会先进行搜索的所有目录的列表。例如：我们定一个support.py模块：
#!/usr/bin/python3 # Filename: support.py def print_func( par ): print ("Hello : ", par) return
test.py 引入 support 模块：如想要导入模块 support，需要把命令放在脚本的顶端：
#!/usr/bin/python3 # Filename: test.py # 导入模块 import support # 现在可以调用模块里包含的函数了 support.print_func("Runoob")
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。
当我们使用 import 语句的时候，Python 解释器是怎样找到对应的文件的呢？
这就涉及到 Python 的搜索路径，搜索路径是由一系列目录名组成的，Python 解释器就依次从这些目录中去寻找所引入的模块。
模块的搜索路径
当导入一个模块时，Python 会按照以下顺序查找模块：
-
当前目录。
-
环境变量
PYTHONPATH指定的目录。 -
Python 标准库目录。
-
.pth文件中指定的目录。
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：
>>> import sys >>> sys.path ['', 'C:\\Users\\luzhanshi\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313\\python313.zip', 'C:\\Users\\luzhanshi\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313\\DLLs', 'C:\\Users\\luzhanshi\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313\\Lib', 'C:\\Users\\luzhanshi\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313', 'C:\\Users\\luzhanshi\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python313\\Lib\\site-packages']
sys.path 输出是一个列表，其中第一项是空串 ''，代表当前目录（若是从一个脚本（.py文件）中打印出来的话，可以更清楚地看出是哪个目录），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：D:\learn\Python-卢战士优选\learncode\01FirstProject）。
现在，在解释器的当前目录或者 sys.path 中的一个目录里面来创建一个 fibo.py 的文件，代码如下：
# 斐波那契(fibonacci)数列模块 def fib(n): # 定义到 n 的斐波那契数列 a, b = 0, 1 while b < n: print(b, end=' ') a, b = b, a+b print() def fib2(n): # 返回到 n 的斐波那契数列 result = [] a, b = 0, 1 while b < n: result.append(b) a, b = b, a+b return result
然后进入Python解释器，使用下面的命令导入这个模块：
>>> import fibo这样做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：
>>>fibo.fib(1000) 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987 >>> fibo.fib2(100) [1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89] >>> fibo.__name__ 'fibo'
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：
>>> fib = fibo.fib
>>> fib(500)
1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377from … 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 fibo 的 fib 函数，使用如下语句：
>>> from fibo import fib, fib2
>>> fib(500)
1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377这个声明不会把整个fibo模块导入到当前的命名空间中，它只会将fibo里的fib函数引入进来。
给模块起别名
使用 as 关键字为模块或函数起别名：
import numpy as np # 将 numpy 模块别名设置为 np
from math import sqrt as square_root # 将 sqrt 函数别名设置为 square_rootfrom … 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。
不推荐，容易引起命名冲突。
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:
print(dir(fibo))#['__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'fun1', 'fun2']
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:
>>> a = [1, 2, 3, 4, 5] >>> import fibo >>> fib = fibo.fib >>> dir() # 得到一个当前模块中定义的属性列表 ['__builtins__', '__name__', 'a', 'fib', 'fibo', 'sys'] >>> a = 5 # 建立一个新的变量 'a' >>> dir() ['__builtins__', '__doc__', '__name__', 'a', 'sys'] >>> >>> del a # 删除变量名a >>> >>> dir() ['__builtins__', '__doc__', '__name__', 'sys'] >>>
标准模块
Python 本身带着一些标准的模块库，在 Python 库参考文档中将会介绍到（就是后面的"库参考文档"）。
| 模块名 | 功能描述 |
|---|---|
math |
数学运算（如平方根、三角函数等） |
os |
操作系统相关功能（如文件、目录操作） |
sys |
系统相关的参数和函数 |
random |
生成随机数 |
datetime |
处理日期和时间 |
json |
处理 JSON 数据 |
re |
正则表达式操作 |
collections |
提供额外的数据结构（如 defaultdict、deque） |
itertools |
提供迭代器工具 |
functools |
高阶函数工具（如 reduce、lru_cache） |
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。
应该注意到这有一个特别的模块 sys ，它内置在每一个 Python 解析器中。变量 sys.ps1 和 sys.ps2 定义了主提示符和副提示符所对应的字符串:
>>> import sys >>> sys.ps1 '>>> ' >>> sys.ps2 '... ' >>> sys.ps1 = 'C> ' C> print('Runoob!') Runoob! C>
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 。
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），或者模块里面定义的其他名称，比如函数，类或者变量。
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。
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。
从一个包中导入*
如果我们使用 from sound.effects import * 会发生什么呢？
Python 会进入文件系统，找到这个包里面所有的子模块，然后一个一个的把它们都导入进来。
但这个方法在 Windows 平台上工作的就不是非常好，因为 Windows 是一个不区分大小写的系统。
在 Windows 平台上，我们无法确定一个叫做 ECHO.py 的文件导入为模块是 echo 还是 Echo，或者是 ECHO。
为了解决这个问题，我们只需要提供一个精确包的索引。
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__ 也更新了啊。
以下实例在 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。
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。
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