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  • Python 常用包、模块定义详解

    在Python 中引用是非常简单的事情,这里需要清楚三个概念就可以了包、模块、类。

    模块对应的是一个.py 文件,那么module_name 就是这个文件去掉.py 之后的文件名,py 文件中可以直接定义一些变量、函数、类。

    那么包我们可以看作一个包含__init__.py 和一系列.py 文件的文件夹,这样做的目的是为了区别包和普通字符串。

    import module_name
    
    from package_name import module_name
    
    from package_name import *

    那么如何import 时,python 解释器如何才能找到该模块放置的文件位置呢?python 寻找模块的优先级如下:

    1、   当前文件目录
    
    2、   环境变量PYTHONPATH
    
    3、   sys.path(list 类型)

    sys.path 是list 类型,我们可以通过insert(), append() 方法来增加模块导入的搜索路径,如:

    import sys
    
    path = “……” # 需要增加的路径
    
    sys.path.insert(0, path)

    在import模块时,该模块的顶层代码将会被执行一次。如果该模块被import多次,例如import A, import B.其中B模块本身也有import A,那么只在第一次被import的时候顶层代码会被执行。

     

    模块能像包含函数定义一样,可包含一些可执行语句。这些可执行语句通常用来进行模块的初始化工作。这些语句只在模块第一次被导入时被执行。这非常重要,有些人以为这些语句会多次导入多次执行,其实不然。

    模块在被导入执行时,python解释器为加快程序的启动速度,会在与模块文件同一目录下生成.pyc文件。我们知道python是解释性的脚本语言,而.pyc是经过编译后的字节码,这一工作会自动完成,而无需程序员手动执行。

     

    什么时候你应该使用 from module import

    • 如果你要经常访问模块的属性和方法,且不想一遍又一遍地敲入模块名,使用 from module import。
    • 如果你想要有选择地导入某些属性和方法,而不想要其它的,使用 from module import。
    • 如果模块包含的属性和方法与你的某个模块同名,你必须使用 import module 来避免名字冲突。

    除了这些情况,剩下的只是风格问题了,你会看到用两种方式编写的 Python 代码。

     
    尽量少用 from module import * ,因为判定一个特殊的函数或属性是从哪来的有些困难,并且会造成调试和重构都更困难。

    其它要点:

     

    在创建许许多多模块后,我们可能希望将某些功能相近的文件组织在同一文件夹下,这里就需要运用包的概念了。包对应于文件夹,使用包的方式跟模块也类似,唯一需要注意的是,当文件夹当作包使用时,文件夹需要包含__init__.py文件,主要是为了避免将文件夹名当作普通的字符串。__init__.py的内容可以为空,一般用来进行包的某些初始化工作或者设置__all__值,__all__是在from package-name import *这语句使用的,全部导出定义过的模块。

     

     

    那么我们平常新建文件的时候,都是建一个.py文件(类似java,但是python不用建立类,是以模块为载体)至于怎样组织包就要功能需要了

    在C/C++/Java中,main是程序执行的起点,Python中,也有类似的运行机制,但方式却截然不同:Python使用缩进对齐组织代码的执行,所有没有缩进的代码(非函数定义和类定义),都会在载入时自动执行,这些代码,可以认为是Python的main函数。

     

    每个文件(模块)都可以任意写一些没有缩进的代码,并且在载入时自动执行,为了区分主执行文件还是被调用的文件,Python引入了一个变量__name__,当文件是被调用时,__name__的值为模块名,当文件被执行时,__name__为'__main__'。这个特性,为测试驱动开发提供了极好的支持,我们可以在每个模块中写上测试代码,这些测试代码仅当模块被Python直接执行时才会运行,代码和测试完美的结合在一起。

    典型的Python文件结构:

     

    python import模块方法

    python包含子目录中的模块方法比较简单,关键是能够在sys.path里面找到通向模块文件的路径。
    下面将具体介绍几种常用情况:
    (1)主程序与模块程序在同一目录下:
    如下面程序结构:

     

    `-- src
        |-- mod1.py
        `-- test1.py
        若在程序test1.py中导入模块mod1, 则直接使用import mod1或from mod1 import *;
    
    (2)主程序所在目录是模块所在目录的父(或祖辈)目录
    如下面程序结构:
    `-- src
        |-- mod1.py
        |-- mod2
        |   `-- mod2.py
        `-- test1.py


        若在程序test1.py中导入模块mod2, 需要在mod2文件夹中建立空文件__init__.py文件(也可以在该文件中自定义输出模块接口); 然后使用 from mod2.mod2 import * 或import mod2.mod2.

    (3)主程序导入上层目录中模块或其他目录(平级)下的模块
    如下面程序结构:

     

    `-- src
        |-- mod1.py
        |-- mod2
        |   `-- mod2.py
        |-- sub
        |   `-- test2.py
        `-- test1.py


        若在程序test2.py中导入模块mod1和mod2。首先需要在mod2下建立__init__.py文件(同(2)),src下不必建立该文件。然后调用方式如下:
       下面程序执行方式均在程序文件所在目录下执行,如test2.py是在cd sub;之后执行python test2.py
    而test1.py是在cd src;之后执行python test1.py; 不保证在src目录下执行python sub/test2.py成功。
      

    import sys
       sys.path.append("..")
       import mod1
       import mod2.mod2
    


     (4)从(3)可以看出,导入模块关键是能够根据sys.path环境变量的值,找到具体模块的路径。这里仅介绍上面三种简单情况。

    Python 包

      包 定义

        为了组织好模块,会将多个模块分为包。Python 处理包也是相当方便的。简单来说,包就是文件夹,但该文件夹下必须存在 __init__.py 文件

        常见的包结构如下:

        最简单的情况下,只需要一个空的 __init__.py 文件即可。当然它也可以执行包的初始化代码,或者定义稍后介绍的 __all__ 变量。当然包底下也能包含包,这和文件夹一样,还是比较好理解的。

      导入包

        包的导入仍使用 import 、 from ... import 语句,使用 “圆点模块名” 的结构化模块命名空间。 下面来看一个包的例子来了解下具体的运作。(官方文档中的例子)

        假设你现在想要设计一个模块集(一个“包”)来统一处理声音文件和声音数据。存在几种不同的声音格式(通常由它们的扩展名来标识,例如: .wav, .aiff, .au )于是,为了在不同类型的文件格式之间转换,你需要维护一个不断增长的包集合。可能你还想要对声音数据做很多不同的操作(例如混音,添加回声,应用平衡 功能,创建一个人造效果)所以你要加入一个无限流模块来执行这些操作。你的包可能会是这个样子(通过分级的文件体系来进行分组):

          

        用户可以每次只导入包里的特定模块,例如: import sound.efforts.echo   这样就导入了 sound.effects.echo 子模块。它必须通过完整的名称来引用:

         sound.effects.echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4) 
     

        导入包时有一个可以选择的方式: from sound.effects import echo   这样就加载了 echo 子模块,并且使得它在没有包前缀的情况下也可以使用,所以它可以如下方式调用:

         echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4) 

         还有另一种变体用于直接导入函数或变量: from sound.effects.echo import echofilter   这样就又一次加载了 echo 字模块,但这样就可以直接调用它的 echofilter() 函数:

         echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4) 

        需要注意的是  from package import item    方式导入包时,这个子项(item)既可以是子包也可以是其他命名,如函数、类、变量等。若无,会引发ImportError异常。

        而用类似 import item.subitem.subsubitem 这样的语法时,这些子项必须是包,最后的子项可以是包或模块,但不能是类、函数、变量等。

        从 * 导入包

        import * 这样的语句理论上是希望文件系统找出包中所有的子模块,然后导入它们。这可能会花长时间,并出现边界效应等。Python 解决方案是提供一个明确的包索引。

        这个索引由 __init__.py  定义 __all__ 变量,该变量为一列表,如上例 sound/effects 下的 __init__.py 中,可定义  __all__ = ["echo","surround","reverse"] 

        这意味着,  from sound.effects import *   会从对应的包中导入以上三个子模块; 尽管提供 import * 的方法,仍不建议在生产代码中使用这种写法。

        包内引用

        如果是子包内的引用,可以按相对位置引入子模块 以 echo 模块为例,可以引用如下:

    1 from . import reverse              # 同级目录 导入 reverse
    2 from .. import frormats            # 上级目录 导入 frormats
    3 from ..filters import equalizer    # 上级目录的filters模块下 导入 equalizer

        多重目录包搜索

        包支持一个更为特殊的特性, __path__  在包的 __init__.py 文件代码执行前,该变量初始化一个目录名列表。作用于子包和模块的搜索功能。该功能可以用于扩展包中的模块集,不过不常用。

    参考:https://python3-cookbook.readthedocs.io/zh_CN/latest/chapters/p10_modules_and_packages.html

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