Python基础-包与模块详解

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Lepaskan: 2017-06-20 16:49:31
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Python基础-包与模块

写在前面

如非特别说明,下文均基于Python3

摘要

  1. 为重用以及更好的维护代码,Python使用了模块与包;一个Python文件就是一个模块,包是组织模块的特殊目录(包含__init__.py文件)。

  2. 模块搜索路径,Python解释器在特定的目录中搜索模块,运行时sys.path即搜索路径。

  3. 使用import关键字导入模块,注意 import *__all__的关系。

1. 模块与导入

A module is a file containing Python definitions and statements

Python模块就是包含定义以及语句的文件,文件名是模块的名字加上.py后缀。

1.1 为重用而生

假设有一个完成特定功能,很好用的函数或者类。为了使用这个功能,不得不把这段代码复制到需要使用的每一个文件中。重复代码是编程的大忌,如果功能实现需要修改,会不得不修改每一个出现的地方,这是反人类的。

重用能够很好的解决这一问题,实际上,函数,类等结构在一定程度上也为重用提供了便利。

Python中,将一系列相关的函数,类等组织在一个文件中,每一个文件都是一个Python模块。

1.2 导入模块

使用import关键字导入模块(模块需在搜索路径中):

  1. import sys;基础导入语句。

  2. import sys as system;为导入的名字起别名。

  3. from sys import path;导入模块特定元素。

  4. from sys import *;从sys中导入全部可导入名字

import-only-once
模块只导入一次这种行为在大多数情况下是一种实质性的优化,在同一个解释器生命周期内,多次使用import语句导入同一个模块,导入只发生一次。

这一点可以在模块中加入输出语句证明。

import *__all__
使用import *可能会污染当前模块的名字空间,导入了一些不需要引用的名字。因此不推荐使用。

事实上,规范的第三方模块会提供一个模块公共接口,暴露该模块可用的接口。公共接口由模块名为__all__的列表定义。

如定义名为mtest1的模块:

__all__ = ['test1', 'test12']def test1():print('test1')def test11():print('test11')def test12():print('test12')
Salin selepas log masuk

使用全部导入的方式:

>>> form mtest1 import *>>> dir()>>> ['__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__loader__','__name__', '__package__', '__spec__', 'test1', 'test12']
Salin selepas log masuk

可以看到函数test11()并没有被导入,这就是__all__的作用了。

2. 包与其构建

为了更好组织模块,将模块分组为包(package)。

2.1 包是特殊模块

从文件系统上看,包就是模块所在目录。为使Python解释器将其区别普通目录作为包看待,包中必须直接包含一个名为__init__.py的文件(模块)。

包基本上就是另外一类模块,不同的地方在于包能包含其他模块与包。包作为一个模块,其内容其实就是文件__init__.py(模块)的内容。

如名为constants的包,文件constants/__init__.py如下:

PI = 3.14
Salin selepas log masuk

那么可以将包constants作为普通模块对待:

import constantsprint(constants.PI)
Salin selepas log masuk
2.2 构建包

如果要构建一个名为drawing的包,其中包含shapescolors模块,需要创建一下目录和文件:

文件/目录描述
~/python加入到搜索路径中的目录
~/python/drawing包目录(drawing包)
~/python/drawing/__init__.py包代码(drawing模块)
~/python/drawing/colors.pycolor模块
~/python/drawing/shapes.pyshapes模块

假设已经将~/python作为搜索目录。依照这个设置,下列导入语句都是合法的:

  1. import drawing # 导入drawing包(即__init__.py模块)

  2. import drawing.colors # 导入colors模块,使用drawing.colors.attr的方式引用

  3. from drawing import shapes # 导入shapes模块

__all__变量
与模块的__all__变量相似,包的__all__变量决定了使用from package import *导入的子模块。

如以上drawing包的__init__.py文件内容如下:

__all__ = ['colors']
Salin selepas log masuk

那么使用from drawing import *只会导入colors模块。

3. 搜索路径

现在已经编写完了一个很好用的模块,并且通过了测试。那么如何让这个模块可用呢?即如何让这个模块具备可导入到其他模块的能力。

3.1 搜索模块

当使用import语句导入模块时,Python解释器通过以下方式搜索模块:

  1. 首先搜索built-in模块

  2. 最后搜索变量sys.path提供的路径列表

sys.path在解释器启动时从以下位置初始化:

  1. 当前脚本路径

  2. 环境变量PYTHONPATH指定的路径集合

  3. 安装默认路径

sys.path初始化完成后,可以在运行时修改。

3.2 让模块可用

那么现在若要使模块可用,一是将其放置到已有的搜索路径下,二是指定模块所在路径为搜索路径。

一般情况下,若选择第一种方式,我们将模块放置到Python安装路径的\lib\site-packages下,这个目录是专门用来安装第三方模块的。正如该目录下的README文件展示的那样:

This directory exists so that 3rd party packages can be installed here. Read the source for site.py for more details.

若选择第二种方式,直接将模块所在目录加入到环境变量PYTHONPATH中即可。

值得注意的是,可以在\lib\site-packages路径下新建一个名为user_lib.pth的文件,内容是需要搜索的路径,一行一个,也可以将指定路径加入到搜索目录中:

user_lin.pth

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