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Python模块是什么(超级详细)

我们之前介绍函数是完成特定功能的一段程序,是可复用程序的最小组成单位;类是包含一组数据及操作这些数据或传递消息的函数的集合。模块是在函数和类的基础上,将一系列相关代码组织到一起的集合体。在 Python 中,一个模块就是一个扩展名为 .py 的源程序文件。

为了方便调用将一些功能相近的模块组织在一起,或是将一个较为复杂的模块拆分为多个组成部分,可以将这些 .py 源程序文件放在同一个文件夹下,按照 Python 的规则进行管理,这样的文件夹和其中的文件就称为包,库则是功能相关联的包的集合。

例如,为了设计一套统一处理图片文件和数据的 Python 程序,可以考虑采用如下所示的包结构。

images/
               __init__.py
               formats/
                                   __init__.py
                                   jpg.py
                                   png.py
                                   bmp.pv
                                   tif.pv
                                   ……
               effects/
                                   __init__.py
                                   fade.py
                                   fuzzy.py


其中,images 目录是顶层包名;__init__.py 用来声明该文件夹是一个 Python 包的源程序目录;formats 目录下存放对应不同文件格式的图片处理程序,格式名就是文件名;effects 目录下存放的是处理效果的模块。

在导入一个包时,Python 首先在当前包中查找模块,若找不到则在内置的 built-in 模块中查找,仍然找不到的话会根据 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 __init__.py 文件时才会被认作是一个包,最简单的就是建立一个内容为空的文件并命名为 __init__.py。事实上 __init__.py 还应定义 __all__ 用来支持模糊导入。

可以使用以下语句查看当前系统的 Python 搜索路径:
import sys
sys.path
上述代码的运行结果如下所示:

>>> import sys
>>> sys.path
['', 'C:\\Programs\\Python\\Python37\\python37.zip', 'C:\\Programs\\Python37\\DLLs', 'C:\\Programs\\Python37\\lib', 'C:\\Programs\\Python37', 'C:\\Programs\\Python37\\lib\\site-packages']


需要注意的是,Python 安装目录下的 Lib 文件夹内存放了内置的标准库,如图 1 所示。

Python内置标准库存放在Lib目录下
图 1:Python 内置标准库存放在Lib目录下

Lib/site-packages 目录下(有的 Linux 发行版是 lib/dist-packages)则存放了用户自行安装的第三方模块(库),如图 2 所示。

用户自行安装的第三方模块(库)存放在Lib/site-packages目录下
图 2:用户自行安装的第三方模块(库)存放在 Lib/site-packages 目录下

导入模块一般采用 import 语句,import 语句的语法如下:

import 模块1 [, 模块2[,..., 模块N]]


若只希望导入模块中指定的一部分,可以使用 from…import 语句,其语法如下:

from 包或模块名 import 包或类或函数名1 [, 包或类或函数名2 [, …包或类或函数名N]]


例如导入上面的 png.py 模块,可以执行:

from images.formats import png


模块除了方法定义,一般还可以包括用来初始化这个模块可执行的代码,它们只在第一次被导入时才会被执行。一个模块被另一个程序第一次引入时,其主程序将运行。若希望引入模块时其中的某些程序块不执行,可以借助 __name__ 属性使这些程序块仅在该模块自身运行时执行。

例如:
if __name__ == '__main__':
    print('程序自身在运行')
else :
    print('以模块方式运行')
上述代码的运行结果如下所示:

>>> if __name__ == '__main__':
...          print('程序自身在运行')
...      else :
...          print('以模块方式运行')

程序自身在运行

温馨提示:每个模块只会被导入一次。模块被导入一次之后即使再次执行 import 语句也不会重新导入,因此应该尽量避免出现循环/嵌套导入,如果出现多个模块都需要共享的数据,可以将共享的数据集中存放到某一个地方。

当模块内容发生了改变时可以使用 reload( ) 函数重新加载该模块,例如:
import importlib, Chap11
importlib.reload(Chap11)
上述代码的运行结果如下所示:

>>> import importlib, Chap11
以模块方式运行
>>> importlib.reload(Chap11)
以模块方式运行
(module 'Chap11' from 'C\\Users\\Administrator\\.spyder-py3\\Chap11.py')


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。可以使用 dir() 函数查看一个模块内定义的所有名称,例如使用以下代码查看 Chap11.py 内定义的所有名称:
import Chap11
dir(Chap11)
上述代码的运行结果如下所示:

>>> import  Chap11
以模块方式运行
>>> dir(Chap11)
['__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__']

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