【Python 随笔】模块

【Python 随笔】模块

退出 Python 解释器，再次进入时，会丢失以前（函数和变量）的定义。因此，在编写较长程序时，最好用文本编辑器代替解释器，执行文件中的输入内容，这就是编写 脚本 。随着程序越来越长，为了便于维护，最好把一个脚本拆分成多个文件。还一种情况，是在不同程序中使用同一个函数时，不要每次都把函数复制到各个程序。

为实现这些需求，Python 可以把各种定义存入一个文件，在脚本或解释器的交互式实例中使用。这个文件就是 模块；模块中的定义可以 导入 到其他模块或 主 模块（在顶层和计算器模式下，执行的脚本中可访问的变量集）。

模块是包含 Python 定义和语句的文件。文件名就是模块名加后缀名 .py 。在模块内部，模块名（即字符串）通过全局变量 name 的值获取。例如，用文本编辑器在当前目录下创建名为 fibo.py 的文件，并写入以下内容：

# Fibonacci numbers module

def fib(n):    # write Fibonacci series up to n
    a, b = 0, 1
    while a < n:
        print(a, end=' ')
        a, b = b, a+b
    print()

def fib2(n):   # return Fibonacci series up to n
    result = []
    a, b = 0, 1
    while a < n:
        result.append(a)
        a, b = b, a+b
    return result

现在，进入 Python 解释器，用以下命令导入该模块：

>>> import fibo

这项操作不把 fibo 函数定义的名称直接输入到当前符号表，只输入模块名 fibo 。使用模块名可以访问这些函数：

>>> fibo.fib(1000)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987
>>> fibo.fib2(100)
[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]
>>> fibo.__name__
'fibo'

如果经常使用某个函数，可以把它赋值给局部变量：

>>> fib = fibo.fib
>>> fib(500)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

可以把其他模块导入模块。按惯例，所有 import 语句都放在模块（或脚本）开头，但这不是必须的。导入的模块名存在导入模块的全局符号表里。

import 语句有一个变体，可以直接把模块里的名称导入到另一个模块的符号表里。例如：

>>> from fibo import fib, fib2
>>> fib(500)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

这段代码不会把模块名导入到局部符号表里（因此，本例未能定义 fibo）。

还有一个变体甚至可以导入模块内定义的所有名称：

>>> from fibo import *
>>> fib(500)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

调入所有不以下划线（_）开头的名称。大多数情况下，Python 程序员都不愿意使用这个功能，因为，它在解释器中引入了一堆未知名称，可能会覆盖已经定义的名称。

注意，一般情况下，不建议从模块或包内导入 *， 因为，这项操作常让代码的可读性变差。不过，为了在交互式编译器中少打几个字，这么用也没问题。

模块名后使用 as 时，as 之后的名称直接绑定到导入的模块。

>>> import fibo as fib
>>> fib.fib(500)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

与 import fibo 一样，这样也可以有效地导入模块， 唯一的区别是，导入的名称是 fib。

这种方式也可以在 from 中使用，效果类似：

>>> from fibo import fib as fibonacci
>>> fibonacci(500)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

包

包是一种通过用“带点号的模块名”来构造 Python 模块命名空间的方法。 例如，模块名 A.B 表示 A 包中名为 B 的子模块。正如模块的使用使得不同模块的作者不必担心彼此的全局变量名称一样，使用加点的模块名可以使得 NumPy 或 Pillow 等多模块软件包的作者不必担心彼此的模块名称一样。

假设你想为声音文件和声音数据的统一处理，设计一个模块集合（一个“包”）。由于存在很多不同的声音文件格式（通常由它们的扩展名来识别，例如：.wav， .aiff， .au），因此为了不同文件格式间的转换，你可能需要创建和维护一个不断增长的模块集合。 你可能还想对声音数据还做很多不同的处理（例如，混声，添加回声，使用均衡器功能，创造人工立体声效果）， 因此为了实现这些处理，你将另外写一个无穷尽的模块流。这是你的包的可能结构（以分层文件系统的形式表示）：

sound/                          Top-level package
      __init__.py               Initialize the sound package
      formats/                  Subpackage for file format conversions
              __init__.py
              wavread.py
              wavwrite.py
              aiffread.py
              aiffwrite.py
              auread.py
              auwrite.py
              ...
      effects/                  Subpackage for sound effects
              __init__.py
              echo.py
              surround.py
              reverse.py
              ...
      filters/                  Subpackage for filters
              __init__.py
              equalizer.py
              vocoder.py
              karaoke.py
              ...

当导入这个包时，Python搜索 sys.path 里的目录，查找包的子目录。

必须要有 init.py 文件才能让 Python 将包含该文件的目录当作包。 这样可以防止具有通常名称例如 string 的目录在无意中隐藏稍后在模块搜索路径上出现的有效模块。 在最简单的情况下，init.py 可以只是一个空文件，但它也可以执行包的初始化代码或设置 all 变量，具体将在后文介绍。

包的用户可以从包中导入单个模块，例如:

import sound.effects.echo

这会加载子模块 sound.effects.echo 。但引用它时必须使用它的全名。

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

导入子模块的另一种方法是

from sound.effects import echo

这也会加载子模块 echo ，并使其在没有包前缀的情况下可用，因此可以按如下方式使用:

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

另一种形式是直接导入所需的函数或变量:

from sound.effects.echo import echofilter

同样，这也会加载子模块 echo，但这会使其函数 echofilter() 直接可用:

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