python 小白(無編程基礎，無電腦基礎)的開發之路 輔助知識2 模組

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一、模組和命名空間

一般來說，Python程式往往由多個模組檔案構成，通過import語句串連在一起。每個模組檔案是一個獨立完備的變數包，即一個命名空間。一個模組檔案不能看到其他檔案定義的變數名，除非它顯示地匯入了那個檔案，所以模組檔案在代碼檔案中起到了最小化命名衝突的作用。因為每個檔案都是一個獨立完備的命名空間，即使在他們拼字相同的情況下，一個檔案的變數名是不會與另一個檔案中的變數衝突的。

注意：import VS from：應該指出，from語句在某種意義上戰勝了模組的名稱空間分割的目的，因為from把變數從一個檔案複製到另一個檔案，這可能導致在匯入的檔案中相同名稱的變數被覆蓋(並且，如果發生這種情況的話，不會為你給出警告)。這根本上會導致名稱空間重疊到一起，至少在複製的變數上會重疊。

 

二、模組介紹

模組：用來從邏輯上組織Python代碼（變數，函數，類，邏輯：實現一個功能），本質就是.py結尾的Python檔案（檔案名稱：test.py，對應的模組名：test）

包：用來從邏輯上組織模組的，本質就是一個目錄（必須帶有一個__init__.py檔案）

模組分類：
　　內建模組
　　自訂模組
　　第三方模組（需要安裝才能使用）

注意：Python中的模組，在其他語言中叫做類庫。

 

三、模組匯入和重載

匯入和重載提供了一種自然的程式啟動的選擇，因為匯入操作將會在最後一步執行檔案。

在典型的應用中，匯入者得到了模組檔案中在頂層所定義的所有變數名。這些變數名通常被賦值給通過模組函數、類、變數以及其他被匯出的工具。這些往往都會在其他檔案或程式中使用。表面上來看，一個模組檔案的變數名可以通過兩個Python語句讀取--import和from，以及reload調用。

 

3.1、模組的顯要特性：屬性
從一般意義上來說，模組往往就是變數名的封裝，被認作是命名空間。在一個包中的變數名就是所謂的屬性：也就是說，屬性就是綁定在特定的對象上的變數名。

舉個例子，使用文字編輯器建立一個名為myfile.py的單行的Python模組檔案，其內容如下：

1234	# cat myfile.py    #!/usr/bin/env python3.5     title = "The Meaning of Life"

當檔案匯入時，它的代碼運行並產生了模組的屬性。這個指派陳述式建立了一個名為title的模組的屬性。

 

可以通過兩種不同的方法從其他組件獲得這個模組的title屬性：
第一種，可以通過使用import語句將模組作為一個整體載入，並使用模組名後跟一個屬性名稱來擷取它：

123	>>> import myfile>>> print(myfile.title)    The Meaning of Life

一般來說，這裡的點號運算式代表了object.attribute的文法，可以從任何的object中取出其任意的屬性，並且這是Python代碼中的一個常用操作。在這裡，我們已經使用了它去擷取在模組myfile中的一個字串變數title，即myfile.titile。

注意：一旦以import方法匯入模組檔案，內建的dir函數可以獲得模組內部的可用的變數名的列表。

第二種，可以通過from語句從模組檔案中獲得(實際上是複製)變數名：(推薦)

123	>>> from myfile import title>>> print(title)    The Meaning of Life

from和import很相似，只不過增加了對載入組件的變數名的額外的賦值。從技術上講，from複製了模組的屬性，以便屬效能夠成為接收者的直接變數。因此，能夠直接以title(一個變數)引用匯入字串而不是myfile.title(一個屬性引用)。

無論使用的是import還是from去執行匯入操作，模組檔案myfile.py的語句都會執行，並且匯入的組件(對應這裡是互動式提示模式)在頂層檔案中得到了變數名的讀取權。也許在這個簡單的例子中只有一個變數名(變數title被賦值給一個字串)，但是如果開始在模組中定義對象，例如，函數和類時，這個概念將會很有用。這樣一些對象就變成了可重要的組件，可以通過變數名被一個或多個用戶端模組讀取。

在實際應用中，模組檔案往往定義了一個以上的可被外部檔案使用的變數名。

注意：import和from列出模組名時，都是使用myfile，沒有.py尾碼。這是因為Python在尋找實際檔案時，依靠Python模組搜尋的路徑定位檔案，找到後自動中加入尾碼名。然而，系統shell命令列中，一定要記得加上尾碼名，但是import語句中則不用。

 

3.2、匯入模組的所有方法：

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import module_name #表示將模組中的所有代碼載入到這個位置並賦值給變數module_name，並執行模組import libs.module_name #表示從libs目錄下匯入模組檔案module_name，調用方法：libs.module_name.func()import module1_name,module2_name #同時匯入多個模組from module_name import login,logout #相當於將module_name\login中的代碼拿到當前位置執行from module_name import login as module_name_login #對匯入模組中的方法取別名from libs.module_name import func #從目錄下的模組檔案中匯入方法func，調用：func()

import本質：
　　匯入模組的本質就是把Python檔案解釋一遍。
　　匯入包的本質就是執行該包下的__init__.py檔案。

匯入最佳化：
　　from module_name import login
　　相比較import module_name，調用時module_name.test()，每次調用時都需要在os.path路徑中檢索導致效率降低，所以使用from...import...匯入，這樣相當於將方法直接拿到調用者中執行。

 樣本

 

3.3、import如何工作
匯入其實是運行時的運算，程式第一次匯入指定檔案時，會執行三個步驟：
　　a、找到模組檔案
　　b、編譯成位碼（需要時）
　　c、執行模組的代碼來建立其所定義的對象
這三個步驟只在程式執行時，模組第一次匯入時才會進行。在這之後，匯入相同模組時，會跳過這三個步驟，而只提取記憶體中已載入的模組對象。python把載入的模組儲存到一個名為sys.modules的表中（list(sys.modules.keys())），並在一次匯入操作的開始檢查該表。如果模組不存在，將會啟動一個三個步驟的過程。

 a、搜尋

首先，Python必須尋找到import語句所引用的模組檔案。事實上，路徑和尾碼是刻意省略掉的，因為Python使用了標準模組搜尋路徑來找出import語句所對應的模組檔案。

Python的模組尋找路徑：

1234	import sys for item in sys.path:　　print(item)

　　

Python模組的尋找順序：

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依次從上往下尋找（上面的優先，且不再搜尋後續路徑），如果都沒有找到，就報錯。D:\oldboy\s14\day5 #執行指令碼所在目錄D:\oldboy\s14 #忽略這個目錄，因為這個目錄是因為pycharm自行添加的C:\Users\chen\AppData\Local\Programs\Python\Python35\python35.zipC:\Users\chen\AppData\Local\Programs\Python\Python35\DLLsC:\Users\chen\AppData\Local\Programs\Python\Python35\libC:\Users\chen\AppData\Local\Programs\Python\Python35C:\Users\chen\AppData\Local\Programs\Python\Python35\lib\site-packages

注意：sys.path返回的結果是一個列表，當我們需要添加路徑時，只需要向列表中追加即可。

 

修改Python的模組尋找路徑：

12	樣本：__file__表示當前檔案sys.path.append(os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))))

模組檔案選擇：

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檔案名稱的尾碼（例如，.py）是刻意從import語句中省略的。Python會選擇在搜尋路徑中第一個符合匯入檔案名稱的檔案。例如，import b形式的import敘述可能會載入。 原始碼檔案b.py位元組碼檔案b.pyc目錄b，包匯入編譯擴充模組（通常用C或C++編寫），匯入時使用動態串連（例如，Linux的b.so以及windows的b.dll）用C編寫的編譯好的內建模組，並通過靜態串連至Python。ZIP檔案組件，匯入時會自動解壓縮。記憶體內映像，對於frozen可執行檔。java類，在jython版本的Python中。.NET組件，在IronPython版本的Python中。

 

b、編譯（可選）
遍曆模組搜尋路徑，找到符合import語句的原始碼檔案後，如果有必要的話，Python接下來會將其編譯成位元組碼。

Python會檢查檔案的時間戳記，如果發現位元組碼檔案比原始碼檔案舊（例如，如果你修改過源檔案），就會在程式運行時自動重建位元組代碼。否則，就會跳過原始碼到位元組碼的編譯步驟。

c、運行
import操作的最後步驟是執行模組的位元組碼。檔案中所有語句會依次執行，從頭到尾，而此步驟中任何對變數名的賦值運算，都會產生所得到的模組檔案的屬性。因此，這個執行步驟會產生模組代碼所定義的所有工具。例如，檔案中的def語句會在匯入時執行，來建立函數，並將模組內的屬性賦值給那些函數。之後，函數就能被程式中這個檔案的匯入者來調用。

3.4、重載
在預設情況下，只是在每次會話的第一次運行。在第一次匯入之後，其他的匯入都不會再工作，甚至在另一個視窗中改變並儲存了模組的原始碼檔案也不行。

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$ cat script1.py#!/usr/bin/env python3 print(‘hello world‘) $ python3>>> import script1 # 第一次匯入操作完成後，會執行檔案hello world>>> import script1 # 第二次匯入不會執行>>>

因為匯入時一個開銷很大的操作，以至於每個檔案、每個程式運行不能夠重複多於一次。匯入必須找到檔案，將其編譯成位元組碼，並且運行代碼。

但是，如果真的想要Python在同一次會話中再次運行檔案（不停止和重新啟動會話），需要調用imp標準庫模組中可用的reload函數。reload函數載入並運行了檔案最新版本的代碼，如果已經在另一個視窗中修改並儲存了它，那將反應出修改變化。

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>>> from imp import reload>>> reload(script1)hello world <module ‘script1‘ from ‘/home/chen/script1.py‘>

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