零基础入门学Python（十三）—— 模块

2023-08-09 22:37:58

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1. 模块就是程序
2. 命名空间
3. 导入模块
4. _ _ name _ _ = '_ _ main _ _'
5. 搜索路径
6. 包

需要学习的基础知识有：模块、命名空间、导入模块、搜索路径、包等。

1. 模块就是程序

模块可以看作是更高级的封装。谈及封装：

容器，例如列表、元组、字符串、字典等，是对数据的封装；
函数，是对语句的封装；
类，是对方法和属性的封装，也就是对函数和数据的封装。

模块也可以说就是程序。我们平时写的任何代码，保存的每一个.py结尾的文件，都是一个独立的模块。例如我们在Python的安装目录下创建一个叫hello.py的文件，代码如下：

def hi():
    print("Hello, Python!")

当我们把这个文件保存起来的时候，它就是一个独立的Python模块了（注意：为了让默认的IDLE可以找到这个模块，需要把文件放在Python的安装目录下)。
这时就可以在IDLE中导入模块了：

>>> import hello
接下来试试调用一下hello模块中的hi函数：
>>> hi()
Traceback(most recent call last):
File"<pyshell#1>", line 1, in< module >
hi()
NameBrror:name ‘hi’ is not defined

出错的原因是Pyhon找不到hi()这个函数。为什么会这样呢？明明我们在hello.py文件中已经定义了hi()函数，这里Pyhon却说我们未定义，具体原因我们稍后再进行解释。

2. 命名空间

命名空间(Namespace)表示标识符(identifier)的可见范围。一个标识符可在多个命名空间中定义，它在不同命名空间中的含义是互不相干的。
在Python中，每个模块都会维护一个独立的命名空间，我们应该将模块名加上，才能够正常使用模块中的函数：

>>> hello.hi()
Hello, Python!

3. 导入模块

下面介绍一下几种导入模块的方法。新建一个名为interconversion_Celsius_Fahrenheit.py的文件，用于计算摄氏度和华氏度的相互转换：

def c2f(cel):
    fah = cel * 1.8 + 32
    return fah

def f2c(fah):
    cel = (fah - 32)/ 1.8
    return cel

import模块名
直接import，在调用模块中的函数的时候需要加上模块的命名空间。
import模块名导入模块：
>>> import interconversion_Celsius_Fahrenheit
>>> print(“32摄氏度 = %.2f华氏度” % interconversion_Celsius_Fahrenheit.c2f(32))
32摄氏度 = 89.60华氏度
>>> print(“99华氏度 = %.2f摄氏度” % interconversion_Celsius_Fahrenheit.f2c(99))
99华氏度 = 37.22摄氏度
from 模块名 import 函数名
这种导入方法会直接将模块的命名空间覆盖进来，所以调用的时候也就不需要再加上命名空间了。
from 模块名 import 函数名导入模块：
>>> from interconversion_Celsius_Fahrenheit import c2f, f2c
>>> print(“32摄氏度 = %.2f华氏度” % c2f(32))
32摄氏度 = 89.60华氏度
>>> print(“99华氏度 = %.2f摄氏度” % f2c(99))
99华氏度 = 37.22摄氏度
这里还可以使用通配符星号(*)来导入模块中所有的命名空间：
>>> from interconversion_Celsius_Fahrenheit import *
但是强烈要求大家不要使用这种方法，因为这样做会使得命名空间的优势荡然无存，一不小心还会陷入名字混乱的局面。
import 模块名 as 新名字
这种方法是极力推崇的，我们可以用这种方法给导入的命名空间替换一个新的名字。
import 模块名 as 新名字导入模块：
>>> import interconversion_Celsius_Fahrenheit as tc
>>> print(“32摄氏度 = %.2f华氏度” % tc.c2f(32))
32摄氏度 = 89.60华氏度
>>> print(“99华氏度 = %.2f摄氏度” % tc.f2c(99))
99华氏度 = 37.22摄氏度

4. _ _ name _ _ = ‘_ _ main _ _’

模块的主要作用：

封装组织Python的代码；
实现代码的重用。

当我们在阅读别人代码时，会发现很多代码中都有_ _name_ _ = '_ _main_ _'这么一行语句，它的作用下面为大家揭晓。
先举个例子（新建文件interconversion_Celsius_Fahrenheit.py），一般写完代码要先测试下：

def c2f(cel):
    fah = cel * 1.8 + 32
    return fah

def f2c(fah):
    cel = (fah - 32)/1.8
    return cel

def test():
    print("测试,0摄氏度 = %.2f华氏度" % c2f(0))
    print("测试,0华氏度 = %.2f摄氏度" % f2c(0))

test()

我们单独运行它是没问题的：
>>>
测试,0摄氏度 = 32.00华氏度
测试,0华氏度 = -17.78摄氏度
>>>

但如果是在另一个文件中导入后再调用：

import interconversion_Celsius_Fahrenheit as tc
print("32摄氏度 = %.2f华氏度" % tc.c2f(32))
print("99华氏度 = %.2f摄氏度" % tc.f2c(99))

就会出现问题：
>>>
测试,0摄氏度 = 32.00华氏度
测试,0华氏度 = -17.78摄氏度
32摄氏度 = 89.60华氏度
99华氏度 = 37.22摄氏度
>>>

Python把模块(interconversion_Celsius_Fahrenheit.py)中的测试函数也一块儿执行了，避免这种情况的关键在于：让Python知道该模块是作为程序运行还是导入到其他程序中。为了实现这一点，需要使用模块的_ _name_ _属性：

>>> _ _ name _ _
‘_ _ main _ _’
>>> tc. _ _ name _ _
‘interconversion_Celsius_Fahrenheit’

在作为程序运行的时候，_ _name_ _属性的值是'_ _main_ _'，而作为模块导入的时候，这个值就是该模块的名字了。因此，就不难理解if _ _name_ _ = '_ _main_ _'这句代码的意思了。

def c2f(cel):
    fah = cel * 1.8 + 32
    return fah

def f2c(fah):
    cel = (fah - 32)/1.8
    return cel

def test():
    print("测试,0摄氏度 = %.2f华氏度" % c2f(0))
    print("测试,0华氏度 = %.2f摄氏度" % f2c(0))

if __name__ == '__main__':
    test()

上面的代码if _ _name_ _ = '_ _main_ _'确保只有在单独运行上面Python文件时，才会执行test()函数。

5. 搜索路径

Python模块的导入需要一个路径搜索的过程。就是说，我们导入一个叫作hello的模块，那么Python会在预定义好的搜索路径中寻找一个叫作hello.py的模块文件——如果有，则导入模块；如果没有，则导入失败。而搜索路径就是一组目录，可以通过sys模块中的path变量显示出来（不同的机器上显示的路径信息可能不一样)：

>>> import sys
>>> sys.path
[‘C:\ \Users\ \Administrator\ \Desktop’, ‘D:\ \programming\ \Python37\ \Lib\ \idlelib’,
‘D:\ \programming\ \Python37\ \python37.zip’, ‘D:\ \programming\ \Python37\ \DLLs’,
‘D:\ \programming\ \Python37\ \lib’, ‘D:\ \programming\ \Python37’, ‘D:\ \programming\
Python37\ \lib\ \site-packages’, ‘D:\ \programming\ \Python37\ \lib\ \site-packages\
easygui-0.98.0_unreleased-py3.7.egg’]

列出的这些路径都是Python在导入模块操作时会去搜索的，尽管这些模块都可以使用，但site-packages目录是最佳的选择，因为它就是用来做这些事情的。
当然我们也可以告诉Python我们的模块文件在哪里找，Python在导入模块的时候就能正确地找到它：

>>> # 假如存放模块(interconversion_Celsius_Fahrenheit.py)的位置是：C: \ \ test
>>> import interconversion_Celsius_Fahrenheit
Traceback(most recent call last):
File"<pyshell#2>",line 1,in< module >
import interconversion_Celsius_Fahrenheit
ImportError:No module named ‘interconversion_Celsius_Fahrenheit’

>>> # 直接导入会出错，因为搜索路径并不包含模块所在的位置
>>> # 需要把模块所在的位置添加到搜索路径中：
>>> sys.path.append(“C:\ \ test”)
>>> sys.path
[‘C:\ \Users\ \Administrator\ \Desktop’, ‘D:\ \programming\ \Python37\ \Lib\ \idlelib’,
‘D:\ \programming\ \Python37\ \python37.zip’, ‘D:\ \programming\ \Python37\ \DLLs’,
‘D:\ \programming\ \Python37\ \lib’, ‘D:\ \programming\ \Python37’, ‘D:\ \programming\
Python37\ \lib\ \site-packages’, ‘D:\ \programming\ \Python37\ \lib\ \site-packages\
easygui-0.98.0_unreleased-py3.7.egg’, ‘C:\ \ test’]
>>> import interconversion_Celsius_Fahrenheit as tc
>>> print(“32摄氏度 = %.2f华氏度” % tc.c2f(32))
32摄氏度 = 89.60华氏度

6. 包

包是把模块分门别类地存放在不同的文件夹，然后把各个文件夹的位置告诉Python。创建一个包的具体操作如下：

创建一个文件夹，用于存放相关的模块，文件夹的名字即包的名字；
在文件夹中创建一个_ _init_ _.py的模块文件，内容可以为空；
将相关的模块放入文件夹中。

注意第2步，必须要在每一个包目录下建立一个_ _init_ _.py的模块，可以是空文件，也可以写一些初始化代码。这个是Python的规定，用来告诉Python将该目录当成一个包来处理。
接下来就是在程序中导入包的模块(包名.模块名)：

# 将interconversion_Celsius_Fahrenheit.py放在文件夹M1中
import M1.interconversion_Celsius_Fahrenheit as tc

print("32摄氏度 = %.2f华氏度" % tc.c2f(32))
print("99华氏度 = %.2f摄氏度" % tc.f2c(99))

程序正常执行：
>>>
32摄氏度 = 89.60华氏度
99华氏度 = 37.22摄氏度
>>>

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