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Python模組

模組允許邏輯地組織Python程式碼。 將相關程式碼分組到一個模組中，使程式碼更容易理解和使用。 模組是一個具有任意命名屬性的Python物件，可以繫結和參照。

簡單來說，模組是一個由Python程式碼組成的檔案。模組可以定義函式，類和變數。 模組還可以包括可執行的程式碼。

範例

下面是一個名稱為aname的模組的Python程式碼通常位於一個名稱為aname.py的檔案中。以下是一個簡單模組的例子：support.py -

def print_func( par ):
   print "Hello : ", par
   return

1.import語句

可以通過在其他Python原始檔中執行import語句來將任何Python原始檔用作模組。匯入具有以下語法 -

import module1[, module2[,... moduleN]

當直譯器遇到匯入語句時，如果模組存在於搜尋路徑中，則匯入該模組。搜尋路徑是匯入模組之前直譯器搜尋的目錄的列表。例如，要匯入模組hello.py，需要將以下命令放在指令碼的頂部 -

#!/usr/bin/python3

# Import module support
import support

# Now you can call defined function that module as follows
support.print_func("Maxsu")

當執行上述程式碼時，會產生以下結果 -

Hello : Maxsu

不管模組被匯入多少次，模組只能載入一次。這樣可以防止模組執行重複發生，如果有多個匯入。

2.from…import語句

Python from語句允許將模組中的特定屬性匯入到當前的名稱空間中。 from...import具有以下語法 -

from modname import name1[, name2[, ... nameN]]

例如，要從模組 fib 匯入函式fibonacci，請使用以下語句 -

#!/usr/bin/python3

# Fibonacci numbers module

def fib(n): # return Fibonacci series up to n
   result = []
   a, b = 0, 1
   while b < n:
      result.append(b)
      a, b = b, a + b
   return result
>>> from fib import fib
>>> fib(100)
[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]

此語句不會將整個模組fib匯入到當前名稱空間中; 它只是將fibonacci從模組fib引入匯入模組的全域性符號表。

3.from…import *語句

也可以使用以下import語句將模組中的所有名稱匯入到當前名稱空間中 -

from modname import *

這提供了將所有專案從模組匯入到當前名稱空間中的簡單方法; 但是，這個說法應該謹慎使用。

4.執行模組作為指令碼

在模組中，模組的名稱(作為字串)可用作全域性變數__name__的值。模組中的程式碼將被執行，就像您匯入它一樣，但是__name__設定為「__main__」。

在模組的最後新增這個程式碼 -

#!/usr/bin/python3

# Fibonacci numbers module

def fib(n): # return Fibonacci series up to n
   result = []
   a, b = 0, 1
   while b < n:
      result.append(b)
      a, b = b, a + b
   return result
if __name__ == "__main__":
   f = fib(100)
   print(f)

執行上述程式碼時，將顯示以下輸出。

[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]

5.定位模組

當匯入模組時，Python直譯器將按以下順序搜尋模組 -

  • 當前目錄。
  • 如果沒有找到該模組，Python會在shell變數PYTHONPATH中搜尋每個目錄。
  • 如果其他所有失敗，Python將檢查預設路徑。 在UNIX上，此預設路徑通常是/usr/local/lib/python3/ 或者 /usr/sbin/

模組搜尋路徑作為sys.path變數儲存在系統模組sys中。sys.path變數包含當前目錄PYTHONPATH和依賴於安裝的預設值。

6.PYTHONPATH變數

PYTHONPATH是一個環境變數，由目錄列表組成。 PYTHONPATH的語法與shell變數`PATH```的語法相同。

這是一個典型的Windows系統上的PYTHONPATH -

set PYTHONPATH = c:\python34\lib;

這裡是UNIX系統的典型PYTHONPATH -

set PYTHONPATH = /usr/local/lib/python

7.名稱空間和範圍

變數是對映到物件的名稱(識別符號)。 名稱空間是變數名(鍵)及其對應物件(值)的字典。

  • Python語句可以存取本地名稱空間和全域性名稱空間中的變數。如果本地和全域性變數具有相同的名稱，則區域性變數會影響全域性變數。
  • 每個函式都有自己的本地名稱空間。 類方法遵循與普通函式相同的範圍規則。
  • Python對於變數是本地還是全域性都進行了有根據的判斷。它假定在函式中分配值的任何變數都是原生的。
  • 因此，為了將值分配給函式內的全域性變數，必須首先使用global語句。
  • 語句global VarName告訴Python VarName是一個全域性變數。Python停止搜尋本地名稱空間的變數。

例如，在全域性名稱空間中定義一個變數Money。 在函式Money中為Money賦值，因此Python將Money作為區域性變數。

但是，如果在設定之前就存取了本地變數Money的值，它會產生一個錯誤：UnboundLocalError。 這裡可以通過取消註釋global語句來解決問題。如下範例程式碼 - 

#!/usr/bin/python3

Money = 2000
def AddMoney():
   # Uncomment the following line to fix the code:
   # global Money
   Money = Money + 1

print (Money)
AddMoney()
print (Money)

8.dir( )函式

dir()內建函式返回一個包含由模組定義的名稱的字串的排序列表。這個列表包含模組中定義的所有模組，變數和函式的名稱。 以下是一個簡單的例子 -

#!/usr/bin/python3

# Import built-in module math
import time

content = dir(time)

print (content)

當執行上述程式碼時，會產生以下結果 -

['_STRUCT_TM_ITEMS', '__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'altzone', 'asctime', 'clock', 'ctime', 'daylight', 'get_clock_info', 'gmtime', 'localtime', 'mktime', 'monotonic', 'perf_counter', 'process_time', 'sleep', 'strftime', 'strptime', 'struct_time', 'time', 'timezone', 'tzname']

這裡，特殊的字串變數__name__是模組的名稱，__file__是載入模組的檔案名。

9.globals()和locals()函式

globals()和locals()函式可用於返回全域性和本地名稱空間中的名稱，具體取決於它們被呼叫的位置。

  • 如果locals()從一個函式中呼叫，它將返回從該函式本地存取的所有名稱。
  • 如果從函式中呼叫globals()，它將返回從該函式全域性存取的所有名稱。

這兩個函式的返回型別是字典。 因此，可以使用keys()函式提取名稱。

10.reload()函式

當將模組匯入到指令碼中時，模組的頂級部分的程式碼只能執行一次。
因此，如果要重新執行模組中的頂級程式碼，可以使用reload()函式。reload()函式再次匯入以前匯入的模組。 reload()函式的語法是這樣的 -

reload(module_name)

這裡，module_name是要重新載入的模組的名稱，而不是包含模組名稱的字串。 例如，要重新載入hello模組，請執行以下操作 -

reload(hello)

11.Python中的包

Python中的包是一個分層檔案目錄結構，它定義了一個由模組和子包和子子包組成的Python應用程式環境，等等。

在package目錄中建立兩個目錄：pkg和pkg2， 然後分別在這兩個目錄中建立兩個檔案：a.py和b.py。該檔案具有以下一行原始碼 -

檔案： pkg/a.py - 

#!/usr/bin/python3
#coding=utf-8
# save file: pkg/a.py
def fun():
    print ("I'm pkg.a.fun() ")

檔案： pkg/b.py - 

#!/usr/bin/python3
#coding=utf-8
# save file: pkg/b.py
def fun():
    print ("I'm pkg.b.fun() ")

檔案： pkg2/a.py - 

#!/usr/bin/python3
#coding=utf-8
# save file: pkg2/a.py
def fun():
    print ("I'm pkg2.a.fun() ")

檔案： pkg2/b.py - 

#!/usr/bin/python3
#coding=utf-8
# save file: pkg2/b.py
def fun():
    print ("I'm pkg2.b.fun() ")

在package目錄中建立一個主程式檔案：main.py，用於演示如何呼叫包中的各個檔案 - 

#!/usr/bin/python3
#coding=utf-8
# save file: phone/pots.py

import pkg.a as a
import pkg.b as b

import pkg2.a as a2
import pkg2.b as b2

a.fun()
b.fun()

a2.fun()
b2.fun()

import pkg2.a
import pkg2.b

print('----------- another way -----------------')
pkg2.a.fun()
pkg2.b.fun()

整個程式碼的目錄如下所示 - 

package
  |- pkg
      |- __init__.py
      |- a.py
      |- b.py
  |- pkg2
      |- __init__.py
      |- a.py
      |- b.py

當執行上述程式碼時，會產生以下結果 -

I'm pkg.a.fun() 
I'm pkg.b.fun() 
I'm pkg2.a.fun() 
I'm pkg2.b.fun() 
----------- another way -----------------
I'm pkg2.a.fun() 
I'm pkg2.b.fun()

在上面的例子中，將每個檔案中的一個函式作為範例，但是可以在檔案中編寫多個函式。還可以在這些檔案中定義不同的Python類，然後可以使用這些類來建立包。