[python]模組及包

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一 .module

通常模組為一個檔案，直接使用import來匯入就好了。可以作為module的檔案類型有".py"、".pyo"、".pyc"、".pyd"、".so"、".dll"。

二. package

通常包總是一個目錄，可以使用import匯入包，或者from + import來匯入包中的部分模組。包目錄下為首的一個檔案便是 __init__.py。然後是一些模組檔案和子目錄，假如子目錄中也有 __init__.py 那麼它就是這個包的子包了。
 
 一.模組你可以使用import語句將一個原始碼檔案作為模組匯入.例如:

[python] view plain copy 

1. # file : spam.py  
2. a = 37                    # 一個變數  
3. def foo:                  # 一個函數  
4.     print "I‘m foo"  
5. class bar:                # 一個類  
6.     def grok(self):  
7.         print "I‘m bar.grok"  
8. b = bar()                 # 建立一個執行個體  

使用import spam 語句就可以將這個檔案作為模組匯入。系統在匯入模組時，要做以下三件事：

1.為原始碼檔案中定義的對象建立一個名字空間，通過這個名字空間可以訪問到模組中定義的函數及變數。
2.在新建立的名字空間裡執行原始碼檔案.
3.建立一個名為原始碼檔案的對象，該對象引用模組的名字空間，這樣就可以通過這個對象訪問模組中的函數及變數，如：  

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1. import spam           # 匯入並運行模組 spam  
2. print spam.a          # 訪問模組 spam 的屬性  
3. spam.foo()  
4. c = spam.bar()  

用逗號分割模組名稱就可以同時匯入多個模組:

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1. import socket, os, regex  

模組匯入時可以使用 as 關鍵字來改變模組的引用對象名字:

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1. import os as system  
2. import socket as net, thread as threads  
3. system.chdir("..")  
4. net.gethostname()  

使用from語句可以將模組中的對象直接匯入到當前的名字空間. from語句不建立一個到模組名字空間的引用對象，而是把被匯入模組的一個或多個對象直接放入當前的名字空間:

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1. from socket import gethostname # 將gethostname放如當前名字空間  
2. print gethostname()            # 直接調用  
3. socket.gethostname()           # 引發異常NameError: socket  

from語句支援逗號分割的對象，也可以使用星號(*)代表模組中除底線開頭的所有對象:

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1. from socket import gethostname, socket  
2. from socket import *   # 載入所有對象到當前名字空間  

不過，如果一個模組如果定義有列表__all__，則from module import * 語句只能匯入__all__列表中存在的對象。

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1. # module: foo.py  
2. __all__ = [ ‘bar‘, ‘spam‘ ]     # 定義使用 `*` 可以匯入的對象  

另外, as 也可以和 from 聯合使用:

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1. from socket import gethostname as hostname  
2. h = hostname()  

import 語句可以在程式的任何位置使用，你可以在程式中多次匯入同一個模組，但模組中的代碼*僅僅*在該模組被首次匯入時執行。後面的import語句只是簡單的建立一個到模組名字空間的引用而已。sys.modules字典中儲存著所有被匯入模組的模組名到模組對象的映射。這個字典用來決定是否需要使用import語句來匯入一個模組的最新拷貝.

from module import * 語句只能用於一個模組的最頂層.*特別注意*：由於存在範圍衝突，不允許在函數中使用from 語句。 
每個模組都擁有 __name__ 屬性，它是一個內容為模組名字的字串。最頂層的模組名稱是 __main__ .命令列或是互動模式下程式都運行在__main__ 模組內部. 利用__name__屬性，我們可以讓同一個程式在不同的場合（單獨執行或被匯入)具有不同的行為，象下面這樣做：

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1. # 檢查是單獨執行還是被匯入  
2.   
3. if __name__ == ‘__main__‘:  
4.       # Yes  
5.       statements  
6. else:  
7.       # No (可能被作為模組匯入)  
8.       statements   

模組搜尋路徑
匯入模組時,解譯器會搜尋sys.path列表,這個列表中儲存著一系列目錄。一個典型的sys.path 列表的值：
Linux:
[‘‘, ‘/usr/local/lib/python2.0‘,
     ‘/usr/local/lib/python2.0/plat-sunos5‘,
     ‘/usr/local/lib/python2.0/lib-tk‘,
     ‘/usr/local/lib/python2.0/lib-dynload‘,
     ‘/usr/local/lib/python2.0/site-packages‘]
Windows:
[‘‘, ‘C:\\WINDOWS\\system32\\python24.zip‘, ‘C:\\Documents and Settings\\weizhong‘, ‘C:\\Python24\\DLLs‘, ‘C:\\Python24\\lib‘, ‘C:\\Python24\\lib\\plat-win‘, ‘C:\\Python24\\lib\\lib-tk‘, ‘C:\\Python24\\Lib\\site-packages\\pythonwin‘, ‘C:\\Python24‘, ‘C:\\Python24\\lib\\site-packages‘, ‘C:\\Python24\\lib\\site-packages\\win32‘, ‘C:\\Python24\\lib\\site-packages\\win32\\lib‘, ‘C:\\Python24\\lib\\site-packages\\wx-2.6-msw-unicode‘]
Null 字元串 代表目前的目錄. 要加入新的搜尋路徑,只需要將這個路徑加入到這個列表. 
 
模組匯入和彙編
到現在為止，本章介紹的模組都是包含Python原始碼的文字檔. 不過模組不限於此，可以被 import 語句匯入的模組共有以下四類: 
?使用Python寫的程式( .py檔案)
?C或C++擴充(已編譯為共用庫或DLL檔案)
?包(包含多個模組)
?內建模組(使用C編寫並已連結到Python解譯器內)
當查詢模組 foo 時,解譯器按照 sys.path 列表中目錄順序來尋找以下檔案(目錄也是檔案的一種): 
1.定義為一個包的目錄 foo
2.foo.so, foomodule.so, foomodule.sl,或 foomodule.dll (已編譯擴充)
3.foo.pyo (只在使用 -O 或 -OO 選項時)
4.foo.pyc
5.foo.py
 
對於.py檔案,當一個模組第一次被匯入時,它就被彙編為位元組代碼,並將位元組碼寫入一個同名的 .pyc檔案.後來的匯入操作會直接讀取.pyc檔案而不是.py檔案.(除非.py檔案的修改日期更新,這種情況會重建.pyc檔案) 在解譯器使用 -O 選項時，副檔名為.pyo的同名檔案被使用. pyo檔案的內容雖去掉行號,斷言,及其他調試資訊的位元組碼，體積更小,運行速度更快.如果使用-OO選項代替-O,則文檔字串也會在建立.pyo檔案時也被忽略.
如果在sys.path提供的所有路徑均尋找失敗,解譯器會繼續在內建模組中尋找,如果再次失敗，則引發 ImportError 異常. 
.pyc和.pyo檔案的彙編,若且唯若import 語句執行時進行. 
當 import 語句搜尋檔案時,檔案名稱是大小寫敏感的。即使在檔案系統大小寫不敏感的系統上也是如此(Windows等). 這樣, import foo 只會匯入檔案foo.py而不會是FOO.PY.
 
重新匯入模組
如果更新了一個已經用import語句匯入的模組，內建函數reload()可以重新匯入並運行更新後的模組代碼.它需要一個模組對象做為參數.例如: 
import foo
... some code ...
reload(foo)          # 重新匯入 foo
在reload()運行之後的針對模組的操作都會使用新匯入代碼，不過reload()並不會更新使用舊模組建立的對象，因此有可能出現新舊版本對象共存的情況。 *注意* 使用C或C++編譯的模組不能通過 reload() 函數來重新匯入。記住一個原則，除非是在調試和開發過程中，否則不要使用reload()函數.
 
2.包
多個關係密切的模組應該組織成一個包，以便於維護和使用。這項技術能有效避免名字空間衝突。建立一個名字為包名字的檔案夾並在該檔案夾下建立一個__init__.py 檔案就定義了一個包。你可以根據需要在該檔案夾下存放資源檔、已編譯擴充及子包。舉例來說，一個包可能有以下結構:
Graphics/
      __init__.py
      Primitive/
         __init__.py
         lines.py
         fill.py
         text.py
         ...
      Graph2d/
         __init__.py
         plot2d.py
         ...
      Graph3d/
         __init__.py
         plot3d.py
         ...
      Formats/
         __init__.py
         gif.py
         png.py
         tiff.py
         jpeg.py
 
import語句使用以下幾種方式匯入包中的模組:

[python] view plain copy 

1. import Graphics.Primitive.fill #匯入模組Graphics.Primitive.fill,只能以全名訪問模組屬性,例如 Graphics.Primitive.fill.floodfill(img,x,y,color).  
2. from Graphics.Primitive import fill# 匯入模組fill ,只能以 fill.屬性名稱這種方式訪問模組屬性,例如 fill.floodfill(img,x,y,color).  
3. from Graphics.Primitive.fill import floodfill #匯入模組fill ,並將函數floodfill放入當前名稱空間,直接存取被匯入的屬性，例如 floodfill(img,x,y,color).  

無論一個包的哪個部分被匯入, 在檔案__init__.py中的代碼都會運行.這個檔案的內容允許為空白,不過通常情況下它用來存放包的初始化代碼。匯入處理程序遇到的所有 __init__.py檔案都被運行.因此 import Graphics.Primitive.fill 語句會順序運行 Graphics 和 Primitive 檔案夾下的__init__.py檔案.

下邊這個語句具有歧義:

[python] view plain copy 

1. from Graphics.Primitive import *   

這個語句的原意圖是想將Graphics.Primitive包下的所有模組匯入到當前的名稱空間.然而,由於不同平台間檔案名稱規則不同(比如大小寫敏感問題), Python不能正確判定哪些模組要被匯入.這個語句只會順序運行 Graphics 和 Primitive 檔案夾下的__init__.py檔案. 要解決這個問題，應該在Primitive檔案夾下面的__init__.py中定義一個名字all的列表，例如:

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1. # Graphics/Primitive/__init__.py  
2. __all__ = ["lines","text","fill",...]  

這樣,上邊的語句就可以匯入列表中所有模組.

下面這個語句只會執行Graphics目錄下的__init__.py檔案，而不會匯入任何模組:

[python] view plain copy 

1. import Graphics  
2. Graphics.Primitive.fill.floodfill(img,x,y,color)  # 失敗!  

不過既然 import Graphics 語句會運行 Graphics 目錄下的 __init__..py檔案,我們就可以採取下面的手段來解決這個問題：

[python] view plain copy 

1. # Graphics/__init__.py  
2. import Primitive, Graph2d, Graph3d  
3. # Graphics/Primitive/__init__.py  
4. import lines, fill, text, ...  

這樣import Graphics語句就可以匯入所有的子模組(只能用全名來訪問這些模組的屬性).

sys.path 和sys.modules
sys.path包含了module的尋找路徑；
sys.modules包含了當前所load的所有的modules的dict（其中包含了builtin的modules）；

[python]模組及包