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Python基礎(chǔ)之模塊詳解

 更新時(shí)間:2022年05月28日 16:04:51   作者:springsnow  
本文詳細(xì)講解了Python基礎(chǔ)之模塊,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)。對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值,需要的朋友可以參考下

一、模塊

模塊可以看成是一堆函數(shù)的集合體。

一個(gè)py文件內(nèi)部就可以放一堆函數(shù),因此一個(gè)py文件就可以看成一個(gè)模塊。

如果這個(gè)py文件的文件名為module.py,模塊名則是module。

1、模塊的四種形式

在Python中,總共有以下四種形式的模塊:

  • 自定義模塊:如果你自己寫一個(gè)py文件,在文件內(nèi)寫入一堆函數(shù),則它被稱為自定義模塊,即使用python編寫的.py文件
  • 第三方模塊:已被編譯為共享庫(kù)或DLL的C或C++擴(kuò)展 ,如requests
  • 內(nèi)置模塊:使用C編寫并鏈接到python解釋器的內(nèi)置模塊 ,如time
  • 包(文件夾):把一系列模塊組織到一起的文件夾(注:文件夾下有一個(gè)__init__.py文件,該文件夾稱之為包)

2、為什么要用模塊?

  • 用第三方或者內(nèi)置的模塊是一種拿來主義,可以極大地提升開發(fā)效率。
  • 自定義模塊,將我們自己程序中用到的公共功能,寫入一個(gè)python文件,然后程序的各部分組件可以通過導(dǎo)入的方式來引用自定義模塊的功能。

二、如何用模塊

一般我們使用import和from...import...導(dǎo)入模塊。

以下述spam.py內(nèi)的文件代碼為例。

# spam.py
print('from the spam.py')
money = 1000
def read1():
print('spam模塊:', money)
def read2():
print('spam模塊')
read1()
def change():
global money
money = 0

1、import 模塊名

語法如下:

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

import導(dǎo)入的模塊,訪問需要加前綴。

import首次導(dǎo)入模塊發(fā)生了3件事:

  • 以模塊為準(zhǔn)創(chuàng)造一個(gè)模塊的名稱空間
  • 執(zhí)行模塊對(duì)應(yīng)的文件,將執(zhí)行過程中產(chǎn)生的名字都丟到模塊的名稱空間
  • 在當(dāng)前執(zhí)行文件中拿到一個(gè)模塊名

注意:模塊的重復(fù)導(dǎo)入會(huì)直接引用之前創(chuàng)造好的結(jié)果,不會(huì)重復(fù)執(zhí)行模塊的文件。

# run.py
import spam # from the spam.py
import spam
money = 111111
spam.read1() # 'spam模塊:1000'
spam.change()
print(spam.money) # 0
print(money) # 111111

導(dǎo)入重命名:smt變量指向span模塊的名稱空間

# run.py
import spam as sm
money = 111111
sm.money
sm.read1() # 'spam模塊:1000'
sm.read2
sm.change()
print(money) # 1000

導(dǎo)入多個(gè)模塊

import spam, time, os
# 推薦使用下述方式
import spam
import time
import os

2、from 模塊名 import 具體的函數(shù)

語法如下:

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

這個(gè)聲明不會(huì)把整個(gè)模塊導(dǎo)入到當(dāng)前的命名空間中,它只會(huì)將模塊里的一個(gè)或多個(gè)函數(shù)引入進(jìn)來。

from...import...導(dǎo)入的模塊,訪問不需要加前綴。

from...import...首次導(dǎo)入模塊發(fā)生了3件事:

  • 以模塊為準(zhǔn)創(chuàng)造一個(gè)模塊的名稱空間
  • 執(zhí)行模塊對(duì)應(yīng)的文件,將執(zhí)行過程中產(chǎn)生的名字都丟到模塊的名稱空間
  • 在當(dāng)前執(zhí)行文件的名稱空間中拿到一個(gè)名字,該名字直接指向模塊中的某一個(gè)名字,意味著可以不用加任何前綴而直接使用
  • 優(yōu)點(diǎn):不用加前綴,代碼更加精簡(jiǎn)
  • 缺點(diǎn):容易與當(dāng)前執(zhí)行文件中名稱空間中的名字沖突
# run.py
from spam import money
from spam import money,read1
money = 10
print(money) # 10

rom … import * 語句:導(dǎo)入文件內(nèi)所有的功能:

# spam.py
__all__ = ['money', 'read1'] # 只允許導(dǎo)入'money'和'read1'

# run.py
from spam import * # 導(dǎo)入spam.py內(nèi)的所有功能,但會(huì)受限制于__all__
money = 111111
read1() # 'spam模塊:1000'
change()
read1() # 'spam模塊:0'
print(money) # 111111

3、循環(huán)導(dǎo)入

以下情況會(huì)出現(xiàn)循環(huán)導(dǎo)入:

# m1.py
print('from m1.py')
from m2 import x
y = 'm1'
# m2.py
print('from m2.py')
from m1 import y
x = 'm2'

可以使用函數(shù)定義階段只識(shí)別語法的特性解決循環(huán)導(dǎo)入的問題,或從本質(zhì)上解決循環(huán)導(dǎo)入的問題,但是最好的解決方法是不要出現(xiàn)循環(huán)導(dǎo)入。

方案一:

# m1.py
print('from m1.py')
def func1():
from m2 import x
print(x)
y = 'm1'



# m2.py
print('from m2.py')
def func1():
from m1 import y
print(y)
x = 'm2'

方案二:

5、# m1.py
print('from m1.py')
y = 'm1'
from m2 import x



# m2.py
print('from m2.py')
x = 'm2'
from m1 import y

4、dir() 函數(shù)

內(nèi)置的函數(shù) dir() 可以找到模塊內(nèi)定義的所有名稱。以一個(gè)字符串列表的形式返回:

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']

如果沒有給定參數(shù),那么 dir() 函數(shù)會(huì)羅列出當(dāng)前定義的所有名稱:

a = [1, 2, 3, 4, 5]
import fibo
fib = fibo.fib
print(dir()) # 得到一個(gè)當(dāng)前模塊中定義的屬性列表
# ['__builtins__', '__name__', 'a', 'fib', 'fibo', 'sys']

b = 5 # 建立一個(gè)新的變量 'a'
print(dir())
# ['__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'a', 'b']
del b # 刪除變量名a
print(dir())
# ['__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'a']

三、模塊搜索路徑

1、導(dǎo)入模塊時(shí)查找模塊的順序

1、先從內(nèi)存中已經(jīng)導(dǎo)入的模塊中尋找

如果我們?cè)谶\(yùn)行run.py文件的時(shí)候,快速刪除mmm.py文件,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)文件會(huì)繼續(xù)運(yùn)行,而不會(huì)報(bào)錯(cuò),因?yàn)閙mm已經(jīng)被導(dǎo)入內(nèi)存當(dāng)中。如果我們?cè)僖淮芜\(yùn)行run.py時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò),因?yàn)閙mm.py已經(jīng)被刪除了。

# test.py
import m1 # 從m1.py文件中導(dǎo)入的,然后會(huì)生成m1模塊的名稱空間
import time
# 刪除m1.py文件,m1模塊的名稱空間仍然存在

time.sleep(10)
import m1 # 不報(bào)錯(cuò),一定不是從文件中獲取了m1模塊,而是從內(nèi)存中獲取的

2、內(nèi)置的模塊

驗(yàn)證先從內(nèi)置中找,不會(huì)先找自定義的time.py文件。

# time.py
print('from time.py')
# run.py
import time
print(time) #

3、環(huán)境變量sys.path中找(強(qiáng)調(diào):sys.path的第一個(gè)值是當(dāng)前執(zhí)行文件的所在的文件夾)

import sys
for n in sys.path:
print(n)
# C:\PycharmProjects\untitled\venv\Scripts\python.exe C:/PycharmProjects/untitled/hello.py
# C:\PycharmProjects\untitled
# C:\PycharmProjects\untitled
# C:\Python\Python38\python38.zip
# C:\Python\Python38\DLLs
# C:\Python\Python38\lib
# C:\Python\Python38
# C:\PycharmProjects\untitled\venv
# C:\PycharmProjects\untitled\venv\lib\site-packages

如果mmm.py在C:\PycharmProjects\untitled\day16路徑下,而執(zhí)行文件路徑為C:\PycharmProjects\untitled,如果普通導(dǎo)入一定會(huì)報(bào)錯(cuò),我們可以把C:\PycharmProjects\untitled\day16添加到環(huán)境變量sys.path中,防止報(bào)錯(cuò)。

# run.py
import sys
sys.path.append(r'C:\PycharmProjects\untitled\day16')
print(sys.path)
import mmm
mmm.f1()

2、搜索路徑以執(zhí)行文件為準(zhǔn)

假設(shè)我們有如下目錄結(jié)構(gòu)的文件,文件內(nèi)代碼分別是:

而hello和spam.py不是同目錄下的,因此run.py的環(huán)境變量無法直接找到m2,需要從文件夾導(dǎo)入

from aa import spam
print(spam.money)

四、Python文件的兩種用途

一個(gè)模塊被另一個(gè)程序第一次引入時(shí),其主程序?qū)⑦\(yùn)行。如果我們想在模塊被引入時(shí),模塊中的某一程序塊不執(zhí)行,我們可以用__name__屬性來使該程序塊僅在該模塊自身運(yùn)行時(shí)執(zhí)行。

python文件總共有兩種用途,一種是執(zhí)行文件;另一種是被當(dāng)做模塊導(dǎo)入。

每個(gè)模塊都有一個(gè)__name__屬性,當(dāng)其值是'__main__'時(shí),表明該模塊自身在運(yùn)行,否則是被引入。

1、當(dāng)run.py運(yùn)行的時(shí)候,aaa.py被當(dāng)做引用模塊,它的__name__ == 'aaa'(模塊名),會(huì)執(zhí)行aaa.py中的f1()。

# aaa.py
x = 1
def f1():
print('from f1')
f1()
# run.py
import aaa

2、aaa.py被當(dāng)做可執(zhí)行文件時(shí),加上__name__ == '__main__',單獨(dú)運(yùn)行aaa.py才會(huì)執(zhí)行aaa.py中的f1()。 run.py運(yùn)行時(shí)可以防止執(zhí)行f1()。

# aaa.py
x = 1
def f1():
print('from f1')

if __name__ == '__main__':
f1()

五、包

包是一種管理 Python 模塊命名空間的形式,包的本質(zhì)就是一個(gè)含有.py的文件的文件夾。

包采用"點(diǎn)模塊名稱"。比如一個(gè)模塊的名稱是 A.B, 那么他表示一個(gè)包 A中的子模塊 B 。

目錄只有包含一個(gè)叫做 __init__.py 的文件才會(huì)被認(rèn)作是一個(gè)包。

在導(dǎo)入一個(gè)包的時(shí)候,Python 會(huì)根據(jù) sys.path 中的目錄來尋找這個(gè)包中包含的子目錄。

導(dǎo)入包發(fā)生的三件事:

  • 創(chuàng)建一個(gè)包的名稱空間
  • 由于包是一個(gè)文件夾,無法執(zhí)行包,因此執(zhí)行包下的.py文件,將執(zhí)行過程中產(chǎn)生的名字存放于包名稱空間中(即包名稱空間中存放的名字都是來自于.py)
  • 在當(dāng)前執(zhí)行文件中拿到一個(gè)名字aaa,aaa是指向包的名稱空間的

導(dǎo)入包就是在導(dǎo)入包下的.py,導(dǎo)入m1就是導(dǎo)入m1中的__init__。

1、兩種方式導(dǎo)入:

  • import ... : 
    import item.subitem.subsubitem 這種導(dǎo)入形式,除了最后一項(xiàng),都必須是包,而最后一項(xiàng)則可以是模塊或者是包,但是不可以是類,函數(shù)或者變量的名字。
  • from ... import...: 
    當(dāng)使用 from package import item 這種形式的時(shí)候,對(duì)應(yīng)的 item 既可以是包里面的子模塊(子包),或者包里面定義的其他名稱,比如函數(shù),類或者變量。

2、import 導(dǎo)入包內(nèi)的模塊

import 可以每次只導(dǎo)入一個(gè)包里面的特定模塊,他必須使用全名去訪問。

import aaa.bbb.m3
print(aaa.bbb.m3.func3())

import方式不能導(dǎo)入函數(shù)、變量:import aaa.bbb.m3.f3錯(cuò)誤

3、from import方式:

導(dǎo)入模塊內(nèi)具體的模塊

這種方式不需要那些冗長(zhǎng)的前綴進(jìn)行訪問

from aaa.bbb import m3
print(m3.func3())

導(dǎo)入模塊內(nèi)具體的功能

這種方式不需要那些冗長(zhǎng)的前綴進(jìn)行訪問

from aaa.bbb.m3 import func3
print(func3())

4、 絕對(duì)導(dǎo)入和相對(duì)導(dǎo)入

絕對(duì)導(dǎo)入:

# aaa/.py
from aaa.m1 import func1
from aaa.m2 import func2

相對(duì)導(dǎo)入:

  • .代表當(dāng)前被導(dǎo)入文件所在的文件夾
  • ..代表當(dāng)前被導(dǎo)入文件所在的文件夾的上一級(jí)
  • ...代表當(dāng)前被導(dǎo)入文件所在的文件夾的上一級(jí)的上一級(jí)
from .m1 import func1
from .m2 import func2

5、from...import *

導(dǎo)入語句遵循如下規(guī)則:如果包定義文件 __init__.py 存在一個(gè)叫做 __all__ 的列表變量,那么在使用 from package import * 的時(shí)候就把這個(gè)列表中的所有名字作為包內(nèi)容導(dǎo)入。

這里有一個(gè)例子,在:file:sounds/effects/__init__.py中包含如下代碼:

__all__ = ["echo", "surround", "reverse"]

這表示當(dāng)你使用from sound.effects import *這種用法時(shí),你只會(huì)導(dǎo)入包里面這三個(gè)子模塊。

六、軟件開發(fā)的目錄規(guī)范

為了提高程序的可讀性與可維護(hù)性,我們應(yīng)該為軟件設(shè)計(jì)良好的目錄結(jié)構(gòu),這與規(guī)范的編碼風(fēng)格同等重要,簡(jiǎn)而言之就是把軟件代碼分文件目錄。假設(shè)你要寫一個(gè)ATM軟件,你可以按照下面的目錄結(jié)構(gòu)管理你的軟件代碼:

ATM/
|-- core/
| |-- src.py # 業(yè)務(wù)核心邏輯代碼
|
|-- api/
| |-- api.py # 接口文件
|
|-- db/
| |-- db_handle.py # 操作數(shù)據(jù)文件
| |-- db.txt # 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件
|
|-- lib/
| |-- common.py # 共享功能
|
|-- conf/
| |-- settings.py # 配置相關(guān)
|
|-- bin/
| |-- run.py # 程序的啟動(dòng)文件,一般放在項(xiàng)目的根目錄下,因?yàn)樵谶\(yùn)行時(shí)會(huì)默認(rèn)將運(yùn)行文件所在的文件夾作為sys.path的第一個(gè)路徑,這樣就省去了處理環(huán)境變量的步驟
|
|-- log/
| |-- log.log # 日志文件
|
|-- requirements.txt # 存放軟件依賴的外部Python包列表,詳見https://pip.readthedocs.io/en/1.1/requirements.html
|-- README # 項(xiàng)目說明文件

settings.py

# settings.py
import os
BASE_DIR = os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)))
DB_PATH = os.path.join(BASE_DIR, 'db', 'db.txt')
LOG_PATH = os.path.join(BASE_DIR, 'log', 'user.log')
# print(DB_PATH)
# print(LOG_PATH)

common.py

# common.py
import time
from conf import settings
def logger(msg):
current_time = time.strftime('%Y-%m-%d %X')
with open(settings.LOG_PATH, mode='a', encoding='utf-8') as f:
f.write('%s %s' % (current_time, msg))

src.py

# src.py
from conf import settings
from lib import common
def login():
print('登陸')
def register():
print('注冊(cè)')
name = input('username>>: ')
pwd = input('password>>: ')
with open(settings.DB_PATH, mode='a', encoding='utf-8') as f:
f.write('%s:%s\n' % (name, pwd))
# 記錄日志。。。。。。
common.logger('%s注冊(cè)成功' % name)
print('注冊(cè)成功')
def shopping():
print('購(gòu)物')
def pay():
print('支付')
def transfer():
print('轉(zhuǎn)賬')
func_dic = {
'1': login,
'2': register,
'3': shopping,
'4': pay,
'5': transfer,
}
def run():
while True:
print("""
1 登陸
2 注冊(cè)
3 購(gòu)物
4 支付
5 轉(zhuǎn)賬
6 退出
""")
choice = input('>>>: ').strip()
if choice == '6': break
if choice not in func_dic:
print('輸入錯(cuò)誤命令,傻叉')
continue
func_dic[choice]()

run.py

# run.py
import sys
import os
BASE_DIR = os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)))
sys.path.append(BASE_DIR)
from core import src
if __name__ == '__main__':
src.run()

七、Python標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)

https://docs.python.org/zh-cn/3.8/library/index.html

到此這篇關(guān)于Python基礎(chǔ)之模塊的文章就介紹到這了。希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。

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