Python基础——模块

模块建立

模块导入
导入步骤
搜索

编译

运行

导入语句
import语句

from语句

包概念
包的定义

包的导入
包外导入

包内导入

针对模块对象的操作

python中不得不提到模块的概念。稍微对python有些了解的话，肯定会遇到import语句，这就是模块导入语句。python中的模块包含标准库模块、第三方模块、自定义模块。标准模块是python安装时自带的模块，大概有200多种，比如os、sys等；第三方模块虽然没有封装到python安装包中，但是一般也是经过各种考验的，比如强大的数值计算工具numpy、绘图工具matplotlib等；自定义模块是用户在实现大规模应用时，编写的用于不同目的的脚本文件。

模块建立

建立模块，就是编写.py文件。这里需要注意的一点是，模块名在python程序中会变为变量名，应该遵守变量名规则。

模块导入

导入步骤

python 在运行顶层脚本文件时，按顺序一条条执行语句，当碰到导入语句时，按步骤执行以下步骤。

搜索

首先是根据模块名搜索对应的文件，文件扩展名可以是.py，.pyc等。比如

import b

可能会加载：

b.py

b.pyc

目录b（包）

编译扩展模块

ZIP文件

…

python的模块搜索路径以字符串的形式保存在列表sys.path中，并且按顺序进行搜索：

>>> import sys
>>>sys.path
['', 'C:\\WINDOWS\\SYSTEM32\\python27.zip', 'C:\\Python27\\DLLs', 'C:\\Python27\\lib', 'C:\\Python27\\lib\\plat-win', 'C:\\Python27\\lib\\lib-tk', 'C:\\Python27', 'C:\\Python27\\lib\\site-packages']

sys.path按顺序存储以下的路径：

当前工作目录

在交互模式提示符下，是运行python的目录，打印出来为空字符串”“；而如果以脚本文件运行，那么当前工作目录是顶层脚本文件所在的目录，打印的字符串为该文件所在目录的绝对路径。

PYTHONPATH环境变量

可以设置Windows或者Ubuntu系统的环境变量，增加环境变量PYTHONPATH，并追加用户想要添加的模块搜索路径。

标准库目录

这个是python标准库模块安装时的目录。

特殊目录下的.pth文件

这种方式目前没有接触过，暂不做说明。

需要记住的是，用户可以通过三种方式修改python的模块搜索路径：修改PYTHONPATH、.pth文件或者在程序中修改sys.path。

编译

当导入模块的时候，如果检测目标源文件到没有对应的.pyc字节码文件或者该.pyc文件的时间戳比源文件旧，那么会首先编译生成.pyc文件；如果有.pyc文件，那么直接跳过编译步骤。

运行

在首次导入模块的时候，会按顺序执行该模块中的每条语句，把所有顶层的赋值语句（不是嵌套在def、class中的赋值语句）产生的变量作为该模块的属性，包括简单变量、函数、类。

注意，只有在首次导入模块的时候，上面的步骤才会执行，再次以导入语句导入时，只是从内存中提取已加载的模块对象而已。python是如何判断是否为首次导入模块呢？答案是sys.modules。python会把已经载入的模块添加到列表sys.modules中，当碰到载入语句的时候首先检查这个列表。

如果想要重新载入该模块，可以用内建函数reload(module)，而且此语句会影响之前的import语句，但不会影响之前的from语句赋值的变量。下面给出一个例子解释这句话：

文件a.py

print 'module a'
x = 1
y = [2, 3, 4]

文件b.py

from a import x, y
x = 2 #不会修改模块a中的x
y = [-1, 2, 3] #会修改模块a中的y
import a
a.x = 2 #会修改模块a中的x
reload(a)
print x, y
print a.x

执行b.py的结果如下：

module a    #这是from语句时运行模块的结果
module a    #这是reload函数重载模块时，对模块的运行
1 [2, 3, 4] #显然reload语句并没有改变from语句赋值的变量
1       #a.x重新变为1

导入语句

import语句

import module #module有两个使命，一个是用于搜索模块文件，一个是作为引用加载的模块对象的变量名

import语句会把整个模块对象赋值给一个变量：执行搜索到的模块文件，生成模块对象，并把模块对象赋值给变量名module。这样对于模块中的所有属性，可以通过.操作符读取。

只有必须使用两个模块中有相同变量名的属性时，才必须要使用import语句。

from语句

from module import value1, value2

from语句相当于执行以下的语句：

improt module
value1 = module.value1
value2 = module.value2
del module

from虽然只复制了模块中的部分变量，但是仍然需要把整个模块加载到内存，只加载模块的一部分是不可能的。

from module import *

from语句还提供了from *这种语法。from *把模块对象的所有属性全部复制到本地。

如果想要对这个导入语句隐藏一些属性，可以在模块内采用X的变量名引用属性，或者在模块顶层定义__all_列表，明确指出from*会导入的属性。后者优先。

包概念

包的定义

前面提到导入的模块可以是目录，这里就用到了包。如果某个目录中包含__init__.py文件，那么这个目录可以称作包，可以直接导入该目录；并且可以以点操作符导入该目录下的包或者模块文件。

python在首次遇到某个目录的时候（import backage.module也算）会自动执行该目录下的__init__.py文件。__init__.py文件中的赋值语句创建的变量名会作为包模块对象的属性。另外，在__init__.py中使用 __all__列表来存储包导入语句所导入的子模块，如果不指定__all__，那么不会自动载入嵌套在包中的子模块作为包属性，只会载入__init__.py中赋值的变量名。

总之，可以把包看作特殊的模块，属性对应着__init__.py文件中生成的变量。

包的导入

导入语句会在首次遇到某个目录时执行该目录的初始化文件。路径中的每个目录名都会变成赋值了模块对象的变量，而模块对象的命名空间有初始化文件中所有的赋值语句指定。

包外导入

import b1.b2.module
import b1

包内导入

包内导入时涉及到相对或者绝对导入。首先引入包内导入中的新的导入语法：

from . import value #当前目录（包）的value属性
from .spam import value #当前目录（包）下的spam模块
from .. import value #上一级目录下

这个导入语句对于python2和python3都只查找相对路径。而对于常规的导入语句，python2.*先搜索相对路径，然后搜索模块搜索路径（绝对路径）；python3的常规导入语句会直接搜索绝对路径。

针对模块对象的操作

读取模块对象的命名空间（其实就是包含的值属性以及方法属性）：

内建函数dir()

__dict__属性：以模块对象包含的属性名为键

以下是取模块的某一属性的方式：

M.name

M.__dict__[‘name’]

sys.modules[‘M’].name

getattr(M, ‘name’)