草根學Python（八） 模組與包

兩點水發表於2017-07-12
Python

前言

之前的文章都是使用Sublime Text來編寫 Python 的，主要是為了更好的熟悉和了解 Python ，可是開發效率不高，也不方便，從這章開始，改為使用 Pycharm 了，在之前的篇節整合開發環境（IDE）: PyCharm中介紹了 PyCharm ，如果如要啟用軟體可以通過授權伺服器來啟用，具體看這個網址。JetBrains啟用（http://www.imsxm.com/jetbrains-license-server.html）當然你也可以嘗試破解， Pycharm2017.1.1破解方式，不過對於軟體的升級不方便。

目錄

草根學Python（八） 模組與包
草根學Python（八） 模組與包

一、Python 模組簡介

在開發過程中，隨著程式程式碼越寫越多，在一個檔案裡程式碼就會越來越長，越來越不容易維護。

為了編寫可維護的程式碼，我們把很多函式分組，分別放到不同的檔案裡，這樣，每個檔案包含的程式碼就相對較少，很多程式語言都採用這種組織程式碼的方式。在 Python 中，一個 .py 檔案就稱之為一個模組（Module）。

之前我們學習過函式，知道函式是實現一項或多項功能的一段程式 。其實模組就是函式功能的擴充套件。為什麼這麼說呢？那是因為模組其實就是實現一項或多項功能的程式塊。

通過上面的定義，不難發現，函式和模組都是用來實現功能的，只是模組的範圍比函式廣，在模組中，可以有多個函式。

竟然瞭解了什麼是模組了，那麼為什麼需要模組呢？竟然有了函式，那為啥那需要模組？

最大的好處是大大提高了程式碼的可維護性。其次，編寫程式碼不必從零開始。當一個模組編寫完畢，就可以被其他地方引用。我們在編寫程式的時候，也經常引用其他模組，包括 Python 內建的模組和來自第三方的模組。

使用模組還可以避免函式名和變數名衝突。相同名字的函式和變數完全可以分別存在不同的模組中，因此，我們自己在編寫模組時，不必考慮名字會與其他模組衝突。但是也要注意，儘量不要與內建函式名字衝突。

Python 本身就內建了很多非常有用的模組，只要安裝完畢，這些模組就可以立刻使用。我們可以嘗試找下這些模組，比如我的 Python 安裝目錄是預設的安裝目錄，在 C:\Users\Administrator\AppData\Local\Programs\Python\Python36 ，然後找到 Lib 目錄，就可以發現裡面全部都是模組，沒錯，這些 .py 檔案就是模組了。

python36bin目錄
python36bin目錄

其實模組可以分為標準庫模組和自定義模組，而剛剛我們看到的 Lib 目錄下的都是標準庫模組。

二、模組的使用

1、import

Python 模組的使用跟其他程式語言也是類似的。你要使用某個模組，在使用之前，必須要匯入這個模組。匯入模組我們使用關鍵字 import。

import 的語法基本如下：

import module1[, module2[,... moduleN]複製程式碼

比如我們使用標準庫模組中的 math 模組。當直譯器遇到 import 語句，如果模組在當前的搜尋路徑就會被匯入。

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

import math

_author_ = '兩點水'

print(math.pi)複製程式碼

輸出的結果：

3.141592653589793複製程式碼

一個模組只會被匯入一次，不管你執行了多少次 import。這樣可以防止匯入模組被一遍又一遍地執行。

當我們使用 import 語句的時候，Python 直譯器是怎樣找到對應的檔案的呢？

這就涉及到 Python 的搜尋路徑，搜尋路徑是由一系列目錄名組成的，Python 直譯器就依次從這些目錄中去尋找所引入的模組。這看起來很像環境變數，事實上，也可以通過定義環境變數的方式來確定搜尋路徑。搜尋路徑是在 Python 編譯或安裝的時候確定的，安裝新的庫應該也會修改。搜尋路徑被儲存在sys 模組中的 path 變數 。

因此，我們可以查一下路徑：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

import sys

print(sys.path)複製程式碼

輸出結果：

['C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\Python\\Python8Code', 'G:\\PyCharm 2017.1.4\\helpers\\pycharm', 'C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python36\\python36.zip', 'C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python36\\DLLs', 'C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python36\\lib', 'C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python36', 'C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python36\\lib\\site-packages', 'C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\Python\\Python8Code\\com\\Learn\\module\\sys']複製程式碼

2、from···import

有沒有想過，怎麼直接匯入某個模組中的屬性和方法呢？

Python 中，匯入一個模組的方法我們使用的是 import 關鍵字，這樣做是匯入了這個模組，這裡需要注意了，這樣做只是匯入了模組，並沒有匯入模組中具體的某個屬性或方法的。而我們想直接匯入某個模組中的某一個功能，也就是屬性和方法的話，我們可以使用 from···import 語句。

語法如下：

from modname import name1[, name2[, ... nameN]]複製程式碼

看完簡介後可能會想， from···import 和 import 方法有啥區別呢？

想知道區別是什麼，觀察下面兩個例子：

import 匯入 sys 模組，然後使用 version 屬性

from···import和 import的區別1
from···import和 import的區別1

from···import 直接匯入 version 屬性

from···import和 import的區別2
from···import和 import的區別2

3、from ··· import *

通過上面的學習，我們知道了 from sys import version 可以直接匯入 version 屬性。但是如果我們想使用其他的屬性呢？比如使用 sys 模組中的 executable ，難道又要寫多一句 from sys import executable ,兩個還好，如果三個，四個呢？難道要一直這樣寫下去？

這時候就需要 from ··· import * 語句了，這個語句可以把某個模組中的所有方法屬性都匯入。比如：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

from sys import *

print(version)
print(executable)複製程式碼

輸出的結果為：

3.6.1 (v3.6.1:69c0db5, Mar 21 2017, 18:41:36) [MSC v.1900 64 bit (AMD64)]
C:\Users\Administrator\AppData\Local\Programs\Python\Python36\python.exe複製程式碼

注意：這提供了一個簡單的方法來匯入一個模組中的所有方法屬性。然而這種宣告不該被過多地使用。

三、主模組和非主模組

1、主模組和非主模組的定義

在 Python 函式中，如果一個函式呼叫了其他函式完成一項功能，我們稱這個函式為主函式，如果一個函式沒有呼叫其他函式，我們稱這種函式為非主函式。主模組和非主模組的定義也類似，如果一個模組被直接使用，而沒有被別人呼叫，我們稱這個模組為主模組，如果一個模組被別人呼叫，我們稱這個模組為非主模組。

2、name 屬性

在 Python 中，有主模組和非主模組之分，當然，我們也得區分他們啊。那麼怎麼區分主模組和非主模組呢？

這就需要用到 __name__ 屬性了，這個 ——name—— 屬性值是一個變數，且這個變數是系統給出的。利用這個變數可以判斷一個模組是否是主模組。如果一個屬性的值是 __main__ ,那麼就說明這個模組是主模組，反之亦然。但是要注意了： 這個 __main__ 屬性只是幫助我們判斷是否是主模組，並不是說這個屬性決定他們是否是主模組，決定是否是主模組的條件只是這個模組有沒有被人呼叫

具體看示例：

首先建立了模組 lname ，然後判斷一下是否是主模組，如果是主模組就輸出 main 不是，就輸出 not main ，首先直接執行該模組，由於該模組是直接使用，而沒有被人呼叫，所以是主模組，因此輸出了 main ，具體看下圖：

name屬性區分模組1
name屬性區分模組1

然後又建立一個 user_lname 模組，裡面只是簡單的匯入了 lname 模組，然後執行，輸出的結果是 not main ，因為 lname 模組被該模組呼叫了，所以不是主模組，輸出結果如圖：

name屬性區分模組2
name屬性區分模組2

四、包

包，其實在上面的一些例子中，都建立了不同的包名了，具體可以仔細觀察。在一開始模組的簡介中提到，使用模組可以避免函式名和變數名衝突。相同名字的函式和變數完全可以分別存在不同的模組中，因此，我們自己在編寫模組時，不必考慮名字會與其他模組衝突。但是也要注意，儘量不要與內建函式名字衝突。但是這裡也有個問題，如果不同的人編寫的模組名相同怎麼辦？為了避免模組名衝突，Python 又引入了按目錄來組織模組的方法，稱為包（Package）。

比如最開始的例子，就引入了包，這樣子做就算有相同的模組名，也不會造成重複，因為包名不同，其實也就是路徑不同。如下圖，引入了包名後， lname.py 其實變成了 com.Learn.module.nameattributes.lname

Python 包
Python 包

仔細觀察的人，基本會發現，每一個包目錄下面都會有一個 __init__.py 的檔案，為什麼呢？

因為這個檔案是必須的，否則，Python 就把這個目錄當成普通目錄，而不是一個包 。 __init__.py 可以是空檔案，也可以有Python程式碼，因為 __init__.py 本身就是一個模組，而它對應的模組名就是它的包名。

五、作用域

學習過 Java 的同學都知道，Java 的類裡面可以給方法和屬性定義公共的（ public ）或者是私有的 （ private ）,這樣做主要是為了我們希望有些函式和屬效能給別人使用或者只能內部使用。 通過學習 Python 中的模組，其實和 Java 中的類相似，那麼我們怎麼實現在一個模組中，有的函式和變數給別人使用，有的函式和變數僅僅在模組內部使用呢？

在 Python 中，是通過 _ 字首來實現的。正常的函式和變數名是公開的（public），可以被直接引用，比如：abc，ni12，PI等；類似__xxx__這樣的變數是特殊變數，可以被直接引用，但是有特殊用途，比如上面的 __name__ 就是特殊變數，還有 __author__ 也是特殊變數，用來標明作者。注意，我們自己的變數一般不要用這種變數名；類似 _xxx 和 __xxx 這樣的函式或變數就是非公開的（private），不應該被直接引用，比如 _abc ，__abc 等；

注意，這裡是說不應該，而不是不能。因為 Python 種並沒有一種方法可以完全限制訪問 private 函式或變數，但是，從程式設計習慣上不應該引用 private 函式或變數。

比如：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: UTF-8 -*-

def _diamond_vip(lv):
    print('尊敬的鑽石會員使用者，您好')
    vip_name = 'DiamondVIP' + str(lv)
    return vip_name


def _gold_vip(lv):
    print('尊敬的黃金會員使用者，您好')
    vip_name = 'GoldVIP' + str(lv)
    return vip_name


def vip_lv_name(lv):
    if lv == 1:
        print(_gold_vip(lv))
    elif lv == 2:
        print(_diamond_vip(lv))


vip_lv_name(2)複製程式碼

輸出的結果：

尊敬的鑽石會員使用者，您好
DiamondVIP2複製程式碼

在這個模組中，我們公開 vip_lv_name 方法函式，而其他內部的邏輯分別在 vip_lv_name 和 vip_lv_name private 函式中實現，因為是內部實現邏輯，呼叫者根本不需要關心這個函式方法，它只需關心呼叫 vip_lv_name 的方法函式，所以用 private 是非常有用的程式碼封裝和抽象的方法

一般情況下，外部不需要引用的函式全部定義成 private，只有外部需要引用的函式才定義為 public。

最後扯淡，歡迎加我微信：androidwed,進入微信Python討論群，一起學習討論。現在微信群只有50幾個人.

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