python笔记-模块和包

一、什么是模块

如果你从Python解释器退出并再次进入，之前的定义（函数和变量）都会丢失。因此，如果你想编写一个稍长些的程序，最好使用文本编辑器为解释器准备输入并将该文件作为输入运行。这被称作编写脚本。随着程序变得越来越长，你或许会想把它拆分成几个文件，以方便维护。你亦或想在不同的程序中使用一个便捷的函数，而不必把这个函数复制到每一个程序中去。

为支持这些，Python有一种方法可以把定义放在一个文件里，并在脚本或解释器的交互式实例中使用它们。这样的文件被称作模块；模块中的定义可以导入到其它模块或者 主模块（你在顶级和计算器模式下执行的脚本中可以访问的变量集合）

模块是一个包含Python定义和语句的文件。文件名就是模块名后跟文件后缀 .py 。在一个模块内部，模块名（作为一个字符串）可以通过全局变量 __name__ 的值获得

二、模块编写与使用

使用文本编辑器在当前目录下创建一个名为 fibo.py 的文件, 键入以下代码

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

使用模块中的函数
现在进入Python解释器，并用以下命令导入该模块：

>>> import fibo

在当前的符号表中，这并不会直接进入到定义在 fibo 函数内的名称；它只是进入到模块名 fibo 中。你可以用模块名访问这些函数

>>> 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'

如果你想经常使用某个函数，你可以把它赋值给一个局部变量

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

三、模块导入方法

import 模块名
from 模块名 import 模块中的属性

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

import 模块名 as 新模块名

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

from 模块名 import 模块中的属性 as 新属性名

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

注意:

出于效率的考虑，每个模块在每个解释器会话中只被导入一次。

因此，如果你更改了你的模块，则必须重新启动解释器，或者，如果它只是一个要交互式地测试的模块，请使用 importlib.reload()，例如 import importlib; importlib.reload(modulename)

四、脚本方式执行模块

模块里的代码会被执行，就好像你导入了模块一样，但是 __name__ 被赋值为 "__main__"。这意味着通过在你的模块末尾添加这些代码

if __name__ == "__main__":
    import sys
    fib(int(sys.argv[1]))

如果模块是被导入的，这些代码是不运行的

五、模块搜索路径

当一个名为 spam 的模块被导入的时候，解释器首先寻找具有该名称的内置模块
如果没有找到，然后解释器从 sys.path 变量给出的目录列表里寻找名为 spam.py 的文件

sys.path包含的路径

包含输入脚本的目录（或者未指定文件时的当前目录）
PYTHONPATH （一个包含目录名称的列表，它和shell变量 PATH 有一样的语法）
取决于安装的默认设置

六、编译过的python模块

为了加速模块载入，Python在 __pycache__ 目录里缓存了每个模块的编译后版本，名称为 module.version.pyc ，其中名称中的版本字段对编译文件的格式进行编码；它一般使用Python版本号。例如，在CPython版本3.3中，spam.py的编译版本将被缓存为 __pycache__/spam.cpython-33.pyc。此命名约定允许来自不同发行版和不同版本的Python的已编译模块共存。

Python根据编译版本检查源的修改日期，以查看它是否已过期并需要重新编译。这是一个完全自动化的过程。此外，编译的模块与平台无关，因此可以在具有不同体系结构的系统之间共享相同的库。

Python在两种情况下不会检查缓存。首先，对于从命令行直接载入的模块，它从来都是重新编译并且不存储编译结果；其次，如果没有源模块，它不会检查缓存。为了支持无源文件（仅编译）发行版本，编译模块必须是在源目录下，并且绝对不能有源模块。

七、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

例如, 处理声音包

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

7.1 包的导入

导入包的单个模块

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)

导入包的子模块

from sound.effects import echo

直接导入所需的函数或变量

from sound.effects.echo import echofilter

当使用 from package import item 时，item 可以是包的子模块（或子包），也可以是包中定义的其他名称，如函数，类或变量

form package import *: 会导入包__init__.py中的__all__列表变量包含的所有模块
相对路径导入

from . import echo
from .. import formats
from ..filters import equalizer

请注意，相对导入是基于当前模块的名称进行导入的。由于主模块的名称总是 "main" ，因此用作Python应用程序主模块的模块必须始终使用绝对导入。