python3自学笔记6-模块

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在Python中,一个.py文件就称之为一个模块(Module)。

一、使用模块有什么好处?

最大的好处是大大提高了代码的可维护性。

编写代码不必从零开始。

使用模块还可以避免函数名和变量名冲突。

相同名字的函数和变量完全可以分别存在不同的模块中,因此,我们自己在编写模块时,不必考虑名字会与其他模块冲突。但是也要注意,尽量不要与内置函数名字冲突。点这里查看Python的所有内置函数。

为了避免模块名冲突,Python又引入了按目录来组织模块的方法,称为包(Package)。

自己创建模块时要注意命名,不能和Python自带的模块名称冲突。
例如,系统自带了sys模块,自己的模块就不可命名为sys.py,否则将无法导入系统自带的sys模块。

二、 使用模块

Python本身就内置了很多非常有用的模块,只要安装完毕,这些模块就可以立刻使用。
使用import 模块名来导入模块。

一个典型的模块的基本结构如下:

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

' a test module '

__author__ = 'TaoGuan'

import sys

def test():
    args = sys.argv
    if len(args)==1:
        print('Hello, world!')
    elif len(args)==2:
        print('Hello, %s!' % args[1])
    else:
        print('Too many arguments!')

if __name__=='__main__':
    test()
    

第1行和第2行是标准注释,第1行注释可以让这个hello.py文件直接在Unix/Linux/Mac上运行;
第2行注释表示.py文件本身使用标准UTF-8编码;
第4行是一个字符串,表示模块的文档注释任何模块代码的第一个字符串都被视为模块的文档注释
第6行使用__author__变量把作者写进去,这样当你公开源代码后别人就可以瞻仰你的大名;
以上就是Python模块的标准文件模板,当然也可以全部删掉不写,但是,按标准办事肯定没错。
后面开始就是真正的代码部分。

最后,注意到这两行代码:

if __name__=='__main__':
    test()

当我们在命令行运行hello模块文件时,Python解释器把一个特殊变量__name__置为__main__,而如果在其他地方导入该hello模块时,if判断将失败,因此,这种if测试可以让一个模块通过命令行运行时执行一些额外的代码,最常见的就是运行测试。

我们可以用命令行运行hello.py看看效果:

$ python3 hello.py
Hello, world!
$ python hello.py Michael
Hello, Michael!

如果启动Python交互环境,再导入hello模块:

$ python3
Python 3.4.3 (v3.4.3:9b73f1c3e601, Feb 23 2015, 02:52:03) 
[GCC 4.2.1 (Apple Inc. build 5666) (dot 3)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import hello
>>>

导入时,没有打印Hello, word!,因为没有执行test()函数。
调用hello.test()时,才能打印出Hello, word!:

>>> hello.test()
Hello, world!

三、 作用域

在一个模块中,我们可能会定义很多函数和变量,但有的函数和变量我们希望给别人使用,有的函数和变量我们希望仅仅在模块内部使用。在Python中,是通过_前缀来实现的。

正常的函数和变量名是公开的(public),可以被直接引用,比如:abc,x123,PI等;

类似__xxx__这样的变量是特殊变量,可以被直接引用,但是有特殊用途,比如上面的__author__,__name__就是特殊变量,hello模块定义的文档注释也可以用特殊变量__doc__访问,我们自己的变量一般不要用这种变量名;

类似_xxx和__xxx这样的函数或变量就是非公开的(private),不应该被直接引用,比如_abc,__abc等;

之所以我们说,private函数和变量“不应该”被直接引用,而不是“不能”被直接引用,是因为Python并没有一种方法可以完全限制访问private函数或变量,但是,从编程习惯上不应该引用private函数或变量。

private函数或变量不应该被别人引用,那它们有什么用呢?请看例子:

def _private_1(name):
return ‘Hello, %s’ % name

def _private_2(name):
return ‘Hi, %s’ % name

def greeting(name):
if len(name) > 3:
return _private_1(name)
else:
return _private_2(name)
我们在模块里公开greeting()函数,而把内部逻辑用private函数隐藏起来了,这样,调用greeting()函数不用关心内部的private函数细节,这也是一种非常有用的代码封装和抽象的方法,即:

外部不需要引用的函数全部定义成private,只有外部需要引用的函数才定义为public。

四、 安装第三方模块

在Python中,安装第三方模块,是通过包管理工具pip完成的。
如果你正在使用Mac或Linux,安装pip本身这个步骤就可以跳过了。

注意:Mac或Linux上有可能并存Python 3.x和Python 2.x,因此对应的pip命令是pip3。

一般来说,第三方库都会在Python官方的pypi.python.org网站注册,要安装一个第三方库,必须先知道该库的名称,可以在官网或者pypi上搜索,比如Pillow的名称叫Pillow,因此,安装Pillow的命令就是:

pip install Pillow

耐心等待下载并安装后,就可以使用Pillow了。

五、模块搜索路径

当我们试图加载一个模块时,Python会在指定的路径下搜索对应的.py文件,如果找不到,就会报错:

>>> import mymodule
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ImportError: No module named mymodule

默认情况下,Python解释器会搜索当前目录、所有已安装的内置模块和第三方模块,搜索路径存放在sys模块的path变量中:

>>> import sys
>>> sys.path
['', '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python37.zip', 
'/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7', 
'/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/lib-dynload', 
'/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/site-packages']

如果我们要添加自己的搜索目录,有两种方法:
1、是直接修改sys.path,添加要搜索的目录

>>> import sys
>>> sys.path.append('/Users/michael/my_py_scripts')

这种方法是在运行时修改,运行结束后失效。

2、是设置环境变量PYTHONPATH,该环境变量的内容会被自动添加到模块搜索路径中。设置方式与设置Path环境变量类似。注意只需要添加你自己的搜索路径,Python自己本身的搜索路径不受影响。

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