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沈洁元 · 更新于 2018-11-28 11:00:43

模块

简介

你已经学习了如何在你的程序中定义一次函数而重用代码。如果你想要在其他程序中重用很多函数,那么你该如何编写程序呢?你可能已经猜到了,答案是使用模块。模块基本上就是一个包含了所有你定义的函数和变量的文件。为了在其他程序中重用模块,模块的文件名必须以.py 为扩展名。

模块可以从其他程序 输入 以便利用它的功能。这也是我们使用 Python 标准库的方法。首先,我们将学习如何使用标准库模块。

使用 sys 模块

例 8.1 使用 sys 模块


    #!/usr/bin/python
    # Filename: using_sys.py

    import sys

    print 'The command line arguments are:'
    for i in sys.argv:
        print i

    print '\n\nThe PYTHONPATH is', sys.path, '\n'

(源文件:code/using_sys.py

输出


    $ python using_sys.py we are arguments
    The command line arguments are:
    using_sys.py
    we
    are
    arguments

    The PYTHONPATH is ['/home/swaroop/byte/code', '/usr/lib/python23.zip',
    '/usr/lib/python2.3', '/usr/lib/python2.3/plat-linux2',
    '/usr/lib/python2.3/lib-tk', '/usr/lib/python2.3/lib-dynload',
    '/usr/lib/python2.3/site-packages', '/usr/lib/python2.3/site-packages/gtk-2.0']

它如何工作

首先,我们利用 import 语句 输入 sys 模块。基本上,这句语句告诉 Python,我们想要使用这个模块。sys 模块包含了与 Python 解释器和它的环境有关的函数。

当 Python 执行 import sys 语句的时候,它在 sys.path 变量中所列目录中寻找 sys.py 模块。如果找到了这个文件,这个模块的主块中的语句将被运行,然后这个模块将能够被你 使用 。注意,初始化过程仅在我们 第一次 输入模块的时候进行。另外,“sys”是“system”的缩写。

sys 模块中的 argv 变量通过使用点号指明——sys.argv——这种方法的一个优势是这个名称不会与任何在你的程序中使用的 argv 变量冲突。另外,它也清晰地表明了这个名称是 sys 模块的一部分。

sys.argv 变量是一个字符串的 列表(列表会在后面的章节详细解释)。特别地,sys.argv 包含了 命令行参数 的列表,即使用命令行传递给你的程序的参数。

如果你使用 IDE 编写运行这些程序,请在菜单里寻找一个指定程序的命令行参数的方法。

这里,当我们执行 python using_sys.py we are arguments 的时候,我们使用 python 命令运行 using_sys.py 模块,后面跟着的内容被作为参数传递给程序。Python 为我们把它存储在 sys.argv 变量中。

记住,脚本的名称总是 sys.argv 列表的第一个参数。所以,在这里,'using_sys.py'是sys.argv[0]、'we'是 sys.argv[1]、'are'是sys.argv[2]以及'arguments'是 sys.argv[3]。注意,Python 从 0 开始计数,而非从 1 开始。

sys.path 包含输入模块的目录名列表。我们可以观察到 sys.path 的第一个字符串是空的——这个空的字符串表示当前目录也是 sys.path 的一部分,这与 PYTHONPATH 环境变量是相同的。这意味着你可以直接输入位于当前目录的模块。否则,你得把你的模块放在 sys.path 所列的目录之一。

字节编译的.pyc文件

输入一个模块相对来说是一个比较费时的事情,所以 Python 做了一些技巧,以便使输入模块更加快一些。一种方法是创建 字节编译的文件 ,这些文件以.pyc作为扩展名。字节编译的文件与 Python 变换程序的中间状态有关(是否还记得 Python 如何工作的介绍?)。当你在下次从别的程序输入这个模块的时候,.pyc 文件是十分有用的——它会快得多,因为一部分输入模块所需的处理已经完成了。另外,这些字节编译的文件也是与平台无关的。所以,现在你知道了那些.pyc 文件事实上是什么了。

from..import 语句

如果你想要直接输入 argv 变量到你的程序中(避免在每次使用它时打 sys.),那么你可以使用 from sys import argv 语句。如果你想要输入所有 sys 模块使用的名字,那么你可以使用 from sys import *语句。这对于所有模块都适用。一般说来,应该避免使用 from..import 而使用 import 语句,因为这样可以使你的程序更加易读,也可以避免名称的冲突。

模块的name

每个模块都有一个名称,在模块中可以通过语句来找出模块的名称。这在一个场合特别有用——就如前面所提到的,当一个模块被第一次输入的时候,这个模块的主块将被运行。假如我们只想在程序本身被使用的时候运行主块,而在它被别的模块输入的时候不运行主块,我们该怎么做呢?这可以通过模块的 name 属性完成。

使用模块的 name

例 8.2 使用模块的 name


    #!/usr/bin/python
    # Filename: using_name.py

    if __name__ == '__main__':
        print 'This program is being run by itself'
     else:
        print 'I am being imported from another module'

(源文件:code/using_name.py

输出

$ python using_name.py
This program is being run by itself

$ python
>>> import using_name
I am being imported from another module
>>>

```

它如何工作

每个 Python 模块都有它的 name,如果它是'main',这说明这个模块被用户单独运行,我们可以进行相应的恰当操作。

制造你自己的模块

创建你自己的模块是十分简单的,你一直在这样做!每个 Python 程序也是一个模块。你已经确保它具有.py 扩展名了。下面这个例子将会使它更加清晰。

创建你自己的模块

例 8.3 如何创建你自己的模块


    #!/usr/bin/python
    # Filename: mymodule.py

    def sayhi():
        print 'Hi, this is mymodule speaking.'

    version = '0.1'

    # End of mymodule.py

(源文件:code/mymodule.py

上面是一个 模块 的例子。你已经看到,它与我们普通的 Python 程序相比并没有什么特别之处。我们接下来将看看如何在我们别的 Python 程序中使用这个模块。

记住这个模块应该被放置在我们输入它的程序的同一个目录中,或者在 sys.path 所列目录之一。


    #!/usr/bin/python
    # Filename: mymodule_demo.py

    import mymodule

    mymodule.sayhi()
    print 'Version', mymodule.version

(源文件:code/mymodule_demo.py

输出


    $ python mymodule_demo.py
    Hi, this is mymodule speaking.
    Version 0.1

它如何工作

注意我们使用了相同的点号来使用模块的成员。Python 很好地重用了相同的记号来,使我们这些 Python 程序员不需要不断地学习新的方法。

from..import

下面是一个使用 from..import 语法的版本。


    #!/usr/bin/python
    # Filename: mymodule_demo2.py

    from mymodule import sayhi, version
    # Alternative:
    # from mymodule import *

    sayhi()
    print 'Version', version

(源文件:code/mymodule_demo2.py

mymodule_demo2.py 的输出与 mymodule_demo.py 完全相同。

dir()函数

你可以使用内建的 dir 函数来列出模块定义的标识符。标识符有函数、类和变量。

当你为 dir()提供一个模块名的时候,它返回模块定义的名称列表。如果不提供参数,它返回当前模块中定义的名称列表。

使用 dir 函数

例 8.4 使用 dir 函数


    $ python
    >>> import sys
    >>> dir(sys) # get list of attributes for sys module
    ['__displayhook__', '__doc__', '__excepthook__', '__name__', '__stderr__',
    '__stdin__', '__stdout__', '_getframe', 'api_version', 'argv',
    'builtin_module_names', 'byteorder', 'call_tracing', 'callstats',
    'copyright', 'displayhook', 'exc_clear', 'exc_info', 'exc_type',
    'excepthook', 'exec_prefix', 'executable', 'exit', 'getcheckinterval',
    'getdefaultencoding', 'getdlopenflags', 'getfilesystemencoding',
    'getrecursionlimit', 'getrefcount', 'hexversion', 'maxint', 'maxunicode',
    'meta_path','modules', 'path', 'path_hooks', 'path_importer_cache',
    'platform', 'prefix', 'ps1', 'ps2', 'setcheckinterval', 'setdlopenflags',
    'setprofile', 'setrecursionlimit', 'settrace', 'stderr', 'stdin', 'stdout',
    'version', 'version_info', 'warnoptions']
    >>> dir() # get list of attributes for current module
    ['__builtins__', '__doc__', '__name__', 'sys']
    >>>
    >>> a = 5 # create a new variable 'a'
    >>> dir()
    ['__builtins__', '__doc__', '__name__', 'a', 'sys']
    >>>
    >>> del a # delete/remove a name
    >>>
    >>> dir()
    ['__builtins__', '__doc__', '__name__', 'sys']
    >>>

它如何工作

首先,我们来看一下在输入的 sys 模块上使用 dir。我们看到它包含一个庞大的属性列表。

接下来,我们不给 dir 函数传递参数而使用它——默认地,它返回当前模块的属性列表。注意,输入的模块同样是列表的一部分。

为了观察 dir 的作用,我们定义一个新的变量 a 并且给它赋一个值,然后检验 dir,我们观察到在列表中增加了以上相同的值。我们使用del语句删除当前模块中的变量/属性,这个变化再一次反映在 dir 的输出中。

关于 del 的一点注释——这个语句在运行后被用来 删除 一个变量/名称。在这个例子中,del a,你将无法再使用变量 a——它就好像从来没有存在过一样。

概括

模块的用处在于它能为你在别的程序中重用它提供的服务和功能。Python 附带的标准库就是这样一组模块的例子。我们已经学习了如何使用这些模块以及如何创造我们自己的模块。

接下来,我们将学习一些有趣的概念,它们称为数据结构。

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