Python3 模組
Python3 模組
在前面的幾個章節中我們基本上是用 python 直譯器來程式設計，如果你從 Python 直譯器退出再進入，那麼你定義的所有的方法和變數就都消失了。
為此 Python 提供了一個辦法，把這些定義存放在檔案中，為一些指令碼或者互動式的直譯器例項使用，這個檔案被稱為模組。
模組是一個包含所有你定義的函式和變數的檔案，其後綴名是.py。模組可以被別的程式引入，以使用該模組中的函式等功能。這也是使用 python 標準庫的方法。
下面是一個使用 python 標準庫中模組的例子。
例項(Python 3.0+)
執行結果如下所示：
$ python using_sys.py 引數1 引數2 命令列引數如下: using_sys.py 引數1 引數2 Python 路徑為： ['/root', '/usr/lib/python3.4', '/usr/lib/python3.4/plat-x86_64-linux-gnu', '/usr/lib/python3.4/lib-dynload', '/usr/local/lib/python3.4/dist-packages', '/usr/lib/python3/dist-packages']
- 1、import sys 引入 python 標準庫中的 sys.py 模組；這是引入某一模組的方法。
- 2、sys.argv 是一個包含命令列引數的列表。
- 3、sys.path 包含了一個 Python 直譯器自動查詢所需模組的路徑的列表。
import 語句
想使用 Python 原始檔，只需在另一個原始檔裡執行 import 語句，語法如下：
import module1[, module2[,... moduleN]
當直譯器遇到 import 語句，如果模組在當前的搜尋路徑就會被匯入。
搜尋路徑是一個直譯器會先進行搜尋的所有目錄的列表。如想要匯入模組 support，需要把命令放在指令碼的頂端：
support.py 檔案程式碼
test.py 引入 support 模組：
test.py 檔案程式碼
以上例項輸出結果：
$ python3 test.py Hello : itread01
一個模組只會被匯入一次，不管你執行了多少次import。這樣可以防止匯入模組被一遍又一遍地執行。
當我們使用import語句的時候，Python直譯器是怎樣找到對應的檔案的呢？
這就涉及到Python的搜尋路徑，搜尋路徑是由一系列目錄名組成的，Python直譯器就依次從這些目錄中去尋找所引入的模組。
這看起來很像環境變數，事實上，也可以通過定義環境變數的方式來確定搜尋路徑。
搜尋路徑是在Python編譯或安裝的時候確定的，安裝新的庫應該也會修改。搜尋路徑被儲存在sys模組中的path變數，做一個簡單的實驗，在互動式直譯器中，輸入以下程式碼：
>>> import sys >>> sys.path ['', '/usr/lib/python3.4', '/usr/lib/python3.4/plat-x86_64-linux-gnu', '/usr/lib/python3.4/lib-dynload', '/usr/local/lib/python3.4/dist-packages', '/usr/lib/python3/dist-packages'] >>>
sys.path 輸出是一個列表，其中第一項是空串''，代表當前目錄（若是從一個指令碼中打印出來的話，可以更清楚地看出是哪個目錄），亦即我們執行python直譯器的目錄（對於指令碼的話就是執行的指令碼所在的目錄）。
因此若像我一樣在當前目錄下存在與要引入模組同名的檔案，就會把要引入的模組遮蔽掉。
瞭解了搜尋路徑的概念，就可以在指令碼中修改sys.path來引入一些不在搜尋路徑中的模組。
現在，在直譯器的當前目錄或者 sys.path 中的一個目錄裡面來建立一個fibo.py的檔案，程式碼如下：
例項
然後進入Python直譯器，使用下面的命令匯入這個模組：
>>> import fibo
這樣做並沒有把直接定義在fibo中的函式名稱寫入到當前符號表裡，只是把模組fibo的名字寫到了那裡。
可以使用模組名稱來訪問函式：
例項
如果你打算經常使用一個函式，你可以把它賦給一個本地的名稱：
>>> fib = fibo.fib >>> fib(500) 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377
from … import 語句
Python 的 from 語句讓你從模組中匯入一個指定的部分到當前名稱空間中，語法如下：
from modname import name1[, name2[, ... nameN]]
例如，要匯入模組 fibo 的 fib 函式，使用如下語句：
>>> from fibo import fib, fib2 >>> fib(500) 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377
這個宣告不會把整個fibo模組匯入到當前的名稱空間中，它只會將fibo裡的fib函式引入進來。
from … import * 語句
把一個模組的所有內容全都匯入到當前的名稱空間也是可行的，只需使用如下宣告：
from modname import *
這提供了一個簡單的方法來匯入一個模組中的所有專案。然而這種宣告不該被過多地使用。
深入模組
模組除了方法定義，還可以包括可執行的程式碼。這些程式碼一般用來初始化這個模組。這些程式碼只有在第一次被匯入時才會被執行。
每個模組有各自獨立的符號表，在模組內部為所有的函式當作全域性符號表來使用。
所以，模組的作者可以放心大膽的在模組內部使用這些全域性變數，而不用擔心把其他使用者的全域性變數搞混。
從另一個方面，當你確實知道你在做什麼的話，你也可以通過 modname.itemname 這樣的表示法來訪問模組內的函式。
模組是可以匯入其他模組的。在一個模組（或者指令碼，或者其他地方）的最前面使用 import 來匯入一個模組，當然這只是一個慣例，而不是強制的。被匯入的模組的名稱將被放入當前操作的模組的符號表中。
還有一種匯入的方法，可以使用 import 直接把模組內（函式，變數的）名稱匯入到當前操作模組。比如:
>>> from fibo import fib, fib2 >>> fib(500) 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377
這種匯入的方法不會把被匯入的模組的名稱放在當前的字元表中（所以在這個例子裡面，fibo 這個名稱是沒有定義的）。
這還有一種方法，可以一次性的把模組中的所有（函式，變數）名稱都匯入到當前模組的字元表:
>>> from fibo import * >>> fib(500) 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377
這將把所有的名字都匯入進來，但是那些由單一下劃線（_）開頭的名字不在此例。大多數情況， Python程式設計師不使用這種方法，因為引入的其它來源的命名，很可能覆蓋了已有的定義。
__name__屬性
一個模組被另一個程式第一次引入時，其主程式將執行。如果我們想在模組被引入時，模組中的某一程式塊不執行，我們可以用__name__屬性來使該程式塊僅在該模組自身執行時執行。
#!/usr/bin/python3
# Filename: using_name.py
if __name__ == '__main__':
print('程式自身在執行')
else:
print('我來自另一模組')
執行輸出如下：
$ python using_name.py 程式自身在執行
$ python >>> import using_name 我來自另一模組 >>>
說明： 每個模組都有一個__name__屬性，當其值是'__main__'時，表明該模組自身在執行，否則是被引入。
說明：__name__ 與 __main__ 底下是雙下劃線， _ _ 是這樣去掉中間的那個空格。
dir() 函式
內建的函式 dir() 可以找到模組內定義的所有名稱。以一個字串列表的形式返回:
>>> import fibo, sys >>> dir(fibo) ['__name__', 'fib', 'fib2'] >>> dir(sys) ['__displayhook__', '__doc__', '__excepthook__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__stderr__', '__stdin__', '__stdout__', '_clear_type_cache', '_current_frames', '_debugmallocstats', '_getframe', '_home', '_mercurial', '_xoptions', 'abiflags', 'api_version', 'argv', 'base_exec_prefix', 'base_prefix', 'builtin_module_names', 'byteorder', 'call_tracing', 'callstats', 'copyright', 'displayhook', 'dont_write_bytecode', 'exc_info', 'excepthook', 'exec_prefix', 'executable', 'exit', 'flags', 'float_info', 'float_repr_style', 'getcheckinterval', 'getdefaultencoding', 'getdlopenflags', 'getfilesystemencoding', 'getobjects', 'getprofile', 'getrecursionlimit', 'getrefcount', 'getsizeof', 'getswitchinterval', 'gettotalrefcount', 'gettrace', 'hash_info', 'hexversion', 'implementation', 'int_info', 'intern', 'maxsize', 'maxunicode', 'meta_path', 'modules', 'path', 'path_hooks', 'path_importer_cache', 'platform', 'prefix', 'ps1', 'setcheckinterval', 'setdlopenflags', 'setprofile', 'setrecursionlimit', 'setswitchinterval', 'settrace', 'stderr', 'stdin', 'stdout', 'thread_info', 'version', 'version_info', 'warnoptions']
如果沒有給定引數，那麼 dir() 函式會羅列出當前定義的所有名稱:
>>> a = [1, 2, 3, 4, 5] >>> import fibo >>> fib = fibo.fib >>> dir() # 得到一個當前模組中定義的屬性列表 ['__builtins__', '__name__', 'a', 'fib', 'fibo', 'sys'] >>> a = 5 # 建立一個新的變數 'a' >>> dir() ['__builtins__', '__doc__', '__name__', 'a', 'sys'] >>> >>> del a # 刪除變數名a >>> >>> dir() ['__builtins__', '__doc__', '__name__', 'sys'] >>>
標準模組
Python 本身帶著一些標準的模組庫，在 Python 庫參考文件中將會介紹到（就是後面的"庫參考文件"）。
有些模組直接被構建在解析器裡，這些雖然不是一些語言內建的功能，但是他卻能很高效的使用，甚至是系統級呼叫也沒問題。
這些元件會根據不同的作業系統進行不同形式的配置，比如 winreg 這個模組就只會提供給 Windows 系統。
應該注意到這有一個特別的模組 sys ，它內建在每一個 Python 解析器中。變數 sys.ps1 和 sys.ps2 定義了主提示符和副提示符所對應的字串:
>>> import sys
>>> sys.ps1
'>>> '
>>> sys.ps2
'... '
>>> sys.ps1 = 'C> '
C> print('itread01!')
itread01!
C>
包
包是一種管理 Python 模組名稱空間的形式，採用"點模組名稱"。
比如一個模組的名稱是 A.B， 那麼他表示一個包 A中的子模組 B 。
就好像使用模組的時候，你不用擔心不同模組之間的全域性變數相互影響一樣，採用點模組名稱這種形式也不用擔心不同庫之間的模組重名的情況。
這樣不同的作者都可以提供 NumPy 模組，或者是 Python 圖形庫。
不妨假設你想設計一套統一處理聲音檔案和資料的模組（或者稱之為一個"包"）。
現存很多種不同的音訊檔案格式（基本上都是通過後綴名區分的，例如： .wav，:file:.aiff，:file:.au，），所以你需要有一組不斷增加的模組，用來在不同的格式之間轉換。
並且針對這些音訊資料，還有很多不同的操作（比如混音，添加回聲，增加均衡器功能，建立人造立體聲效果），所以你還需要一組怎麼也寫不完的模組來處理這些操作。
這裡給出了一種可能的包結構（在分層的檔案系統中）:
sound/ 頂層包
__init__.py 初始化 sound 包
formats/ 檔案格式轉換子包
__init__.py
wavread.py
wavwrite.py
aiffread.py
aiffwrite.py
auread.py
auwrite.py
...
effects/ 聲音效果子包
__init__.py
echo.py
surround.py
reverse.py
...
filters/ filters 子包
__init__.py
equalizer.py
vocoder.py
karaoke.py
...
在匯入一個包的時候，Python 會根據 sys.path 中的目錄來尋找這個包中包含的子目錄。
目錄只有包含一個叫做 __init__.py 的檔案才會被認作是一個包，主要是為了避免一些濫俗的名字（比如叫做 string）不小心的影響搜尋路徑中的有效模組。
最簡單的情況，放一個空的 :file:__init__.py就可以了。當然這個檔案中也可以包含一些初始化程式碼或者為（將在後面介紹的） __all__變數賦值。
使用者可以每次只匯入一個包裡面的特定模組，比如:
import sound.effects.echo
這將會匯入子模組:sound.effects.echo。 他必須使用全名去訪問:
sound.effects.echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)
還有一種匯入子模組的方法是:
from sound.effects import echo
這同樣會匯入子模組: echo，並且他不需要那些冗長的字首，所以他可以這樣使用:
echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)
還有一種變化就是直接匯入一個函式或者變數:
from sound.effects.echo import echofilter
同樣的，這種方法會匯入子模組: echo，並且可以直接使用他的 echofilter() 函式:
echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)
注意當使用 from package import item 這種形式的時候，對應的 item 既可以是包裡面的子模組（子包），或者包裡面定義的其他名稱，比如函式，類或者變數。
import 語法會首先把 item 當作一個包定義的名稱，如果沒找到，再試圖按照一個模組去匯入。如果還沒找到，丟擲一個 :exc:ImportError 異常。
反之，如果使用形如 import item.subitem.subsubitem 這種匯入形式，除了最後一項，都必須是包，而最後一項則可以是模組或者是包，但是不可以是類，函式或者變數的名字。
從一個包中匯入*
如果我們使用 from sound.effects import * 會發生什麼呢？
Python 會進入檔案系統，找到這個包裡面所有的子模組，然後一個一個的把它們都匯入進來。
但這個方法在 Windows 平臺上工作的就不是非常好，因為 Windows 是一個不區分大小寫的系統。
在 Windows 平臺平臺上，我們無法確定一個叫做 ECHO.py 的檔案匯入為模組是 echo 還是 Echo，或者是 ECHO。
為了解決這個問題，我們只需要提供一個精確包的索引。
匯入語句遵循如下規則：如果包定義檔案 __init__.py 存在一個叫做 __all__ 的列表變數，那麼在使用 from package import * 的時候就把這個列表中的所有名字作為包內容匯入。
作為包的作者，可別忘了在更新包之後保證 __all__ 也更新了啊。
以下例項在 file:sounds/effects/__init__.py 中包含如下程式碼:
__all__ = ["echo", "surround", "reverse"]
這表示當你使用from sound.effects import *這種用法時，你只會匯入包裡面這三個子模組。
如果 __all__ 真的沒有定義，那麼使用from sound.effects import *這種語法的時候，就不會匯入包 sound.effects 裡的任何子模組。他只是把包sound.effects和它裡面定義的所有內容匯入進來（可能執行__init__.py裡定義的初始化程式碼）。
這會把 __init__.py 裡面定義的所有名字匯入進來。並且他不會破壞掉我們在這句話之前匯入的所有明確指定的模組。看下這部分程式碼:
import sound.effects.echo import sound.effects.surround from sound.effects import *
這個例子中，在執行 from...import 前，包 sound.effects 中的 echo 和 surround 模組都被匯入到當前的名稱空間中了。（當然如果定義了 __all__ 就更沒問題了）
通常我們並不主張使用 * 這種方法來匯入模組，因為這種方法經常會導致程式碼的可讀性降低。不過這樣倒的確是可以省去不少敲鍵的功夫，而且一些模組都設計成了只能通過特定的方法匯入。
記住，使用 from Package import specific_submodule 這種方法永遠不會有錯。事實上，這也是推薦的方法。除非是你要匯入的子模組有可能和其他包的子模組重名。
如果在結構中包是一個子包（比如這個例子中對於包sound來說），而你又想匯入兄弟包（同級別的包）你就得使用匯入絕對的路徑來匯入。比如，如果模組sound.filters.vocoder 要使用包 sound.effects 中的模組 echo，你就要寫成 from sound.effects import echo。
from . import echo from .. import formats from ..filters import equalizer
無論是隱式的還是顯式的相對匯入都是從當前模組開始的。主模組的名字永遠是"__main__"，一個Python應用程式的主模組，應當總是使用絕對路徑引用。
包還提供一個額外的屬性__path__。這是一個目錄列表，裡面每一個包含的目錄都有為這個包服務的__init__.py，你得在其他__init__.py被執行前定義哦。可以修改這個變數，用來影響包含在包裡面的模組和子包。
這個功能並不常用，一般用來擴充套件包裡面的模組。