21 Python模块、import语句、搜索路径、变量、命名空间和作用域、dir函数、globals()和locals()函数、reload()函数、Python中的包

21Python模块

Python 模块(Module)，是一个 Python 文件，以 .py 结尾，包含了 Python 对象定义和Python语句。
模块让你能够有逻辑地组织你的 Python 代码段。
把相关的代码分配到一个模块里能让你的代码更好用，更易懂。
模块能定义函数，类和变量，模块里也能包含可执行的代码。
例子：
下例是个简单的模块 support.py：

def print_func(par):print(“Hello:”,par)return

21.1import语句

21.1.1模块的引入

模块定义好后，我们可以使用import语句来引入模块，语法如下：

import module1[, module2[,... moduleN]]

比如要引用模块math,就可以在文件最开始的地方用import math来引入。在调用math模块中的函数时，必须这样引用：
模块名.函数名
当解释器遇到 import 语句，如果模块在当前的搜索路径就会被导入。
搜索路径是一个解释器会先进行搜索的所有目录的列表。如果要导入模块support.py,需要把命令放在脚本的顶端：
test.py 文件代码：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*- # 导入模块
import support
# 现在可以调用模块里包含的函数了
support.print_func("Runoob")
以上实例输出结果：
Hello : Runoob

一个模块只会被到导入一次，不管你执行了多少次import。这样可以防止导入模块被一遍又一遍地执行。

21.1.2from…import语句

Python的from语句让你从模块中导入一个指定的部分到当前命名空间中，语法如下：

from modname import name1[,name2[,...nameN]]

例如，要导入模块fib的fibonacci函数，使用如下语句：

from fib import fibonacci

这个声明不会把整个 fib 模块导入到当前的命名空间中，它只会将 fib 里的 fibonacci 单个引入到执行这个声明的模块的全局符号表。

21.1.3from … import*

把一个模块的所有内容全都导入到当前的命名空间也是可行的，只需使用如下声明：

from modname import *

这提供了一个简单的方法来导入一个模块中的所有项目。然而这种声明不该被过多地使用。
例如我们想一次性引入math模块中所有的东西，语句如下：

from math import *

21.2搜索路径

当你导入一个模块，Python解析器对模块位置的搜索顺序是：
1、当前目录
2、如果不在当前目录，Python则搜索在Shell变量PYTHONPATH下的每个目录
3、如果找不到，Python会察看默认路径。UNIX下，默认路径一般为/usr/local/lib/python
模块搜索路径存储在system模块的sys.path变量中。变量里包含当前的目录，PYTHONPATH和有安装过程决定的默认目录。

21.3PYTHONPATH变量

作为环境变量，PYTHONPATH由装在一个列表里的许多目录组成。PYTHONPATH的语法和shell变量PATH的一样。
在Windows系统，典型的PYTHONPATH如下：

set PYTHONPATH=c:\python27\lib;

在UNIX系统，典型的PYTHONPATH如下：

set PYTHONPATH=/usr/local/lib/python

21.4命名空间和作用域

变量是拥有匹配对象的名字（标识符）。命名空间是一个包含了变量名称们（键）和它们各自相应的对象们（值）的字典。
一个 Python 表达式可以访问局部命名空间和全局命名空间里的变量。如果一个局部变量和一个全局变量重名，则局部变量会覆盖全局变量。
每个函数都有自己的命名空间。类的方法的作用域规则和通常函数的一样。
Python 会智能地猜测一个变量是局部的还是全局的，它假设任何在函数内赋值的变量都是局部的。
因此，如果要给函数内的全局变量赋值，必须使用 global 语句。
global VarName 的表达式会告诉 Python， VarName 是一个全局变量，这样 Python 就不会在局部命名空间里寻找这个变量了。
例如，我们在全局命名空间里定义一个变量 Money。我们再在函数内给变量 Money 赋值，然后 Python 会假定 Money 是一个局部变量。然而，我们并没有在访问前声明一个局部变量 Money，结果就是会出现一个 UnboundLocalError 的错误。取消 global 语句前的注释符就能解决这个问题。

# -*- coding: UTF-8 -*-money = 2000
def addMoney():# 想改正代码就取消以下注释:global moneymoney = money + 10print(money)
addMoney()
print(money)

运行结果：

2000
2010

21.5dir()函数

dir() 函数一个排好序的字符串列表，内容是一个模块里定义过的名字。
返回的列表容纳了在一个模块里定义的所有模块，变量和函数。如下一个简单的实例：

# -*- coding: UTF-8 -*-#导入内置math模块
import mathcontent = dir(math)print(content)

运行结果：

['__doc__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'acos', 'acosh', 'asin', 'asinh', 'atan', 'atan2', 'atanh', 'ceil', 'copysign', 'cos', 'cosh', 'degrees', 'e', 'erf', 'erfc', 'exp', 'expm1', 'fabs', 'factorial', 'floor', 'fmod', 'frexp', 'fsum', 'gamma', 'gcd', 'hypot', 'inf', 'isclose', 'isfinite', 'isinf', 'isnan', 'ldexp', 'lgamma', 'log', 'log10', 'log1p', 'log2', 'modf', 'nan', 'pi', 'pow', 'radians', 'remainder', 'sin', 'sinh', 'sqrt', 'tan', 'tanh', 'tau', 'trunc']

在这里，特殊字符串变量__name__指向模块的名字，__file__指向该模块的导入文件名。

21.6globals()和locals()函数

根据调用地方的不同，globals() 和 locals() 函数可被用来返回全局和局部命名空间里的名字。
如果在函数内部调用 locals()，返回的是所有能在该函数里访问的命名。
如果在函数内部调用 globals()，返回的是所有在该函数里能访问的全局名字。
两个函数的返回类型都是字典。所以名字们能用 keys() 函数摘取。

21.7reload()函数

当一个模块被导入到一个脚本，模块顶层部分的代码只会被执行一次。
因此，如果你想重新执行模块里顶层部分的代码，可以用reload()函数。该函数会重新导入之前导入过的模块。语法如下：

reload(module_name)

在这里，module_name要直接放模块的名字，而不是一个字符串形式。比如想重载hello模块，如下：

reload(hello)

21.8Python中的包

包是一个分层次的文件目录结构，它定义了一个由模块及子包，和子包下的子包等组成的 Python 的应用环境。
简单来说，包就是文件夹，但该文件夹下必须存在 init.py 文件, 该文件的内容可以为空。init.py 用于标识当前文件夹是一个包。
考虑一个在 package_runoob 目录下的 runoob1.py、runoob2.py、init.py 文件，test.py 为测试调用包的代码，目录结构如下：

test.py
package_runoob
|-- __init__.py
|-- runoob1.py
|-- runoob2.py

源代码如下：
package_runoob/runoob1.py

# -*- coding: UTF-8 -*-def runoob1():print("I'm in runoob1")

package_runoob/runoob2.py

# -*- coding: UTF-8 -*-def runoob2():print("I'm in runoob2")

package_runoob/init.py

# -*- coding: UTF-8 -*-if __name__ == '__main__':print('作为主程序运行')
else:print('package_runoob 初始化')

然后我们在package_runoob同级目录下创建test.py来调用package_runoob包

# -*- coding: UTF-8 -*-from package_runoob.runoob1 import runoob1
from package_runoob.runoob2 import runoob2runoob1()
runoob2()

运行结果：

package_runoob 初始化
I'm in runoob1
I'm in runoob2

如上，为了举例，我们只在每个文件里放置了一个函数，但其实你可以放置许多函数。你也可以在这些文件里定义Python的类，然后为这些类建一个包。

21.8.1什么是包

包是一种管理 Python 模块命名空间的形式，采用"点模块名称"。比如一个模块的名称是 A.B，那么他表示一个包 A中的子模块B。

目标中只有包含一个叫做__init__.py的文件才会被认作是一个包。

在导入包的时候，Python会从sys.path中的目录来寻找这个包中的包含的子目录。

21.8.2创建init.py

目录中只包含了叫做__init__.py的文件，才能被程序认作是包，模块才能被导入成功。现在我们就在msg文件夹下创建一个__init__.py文件，并且一定要在文件中写入__all__

__init__.py控制着包的导入行为。如果__init__.py文件为空的话，仅仅是把这个包导入，不会导入包中的模块。init.py中的__all__变量，是用来控制from包名import *时导入的模块。
可以在__init__.py中编写其他内容，在导入时，这些编写的内容就会被执行。
可以在__init__.py中向sys.path添加当前被调用模块路径。

21.8.3all总结

编写Python代码(不建议在__init__中写python模块，可以在包中在创建另外的模块来写，尽量保证__init__.py简单）

模块中不使用__all__属性，则导入模块内的所有公有属性，方法和类。模块中使用__all__属性，则表示只导入__all__中指定的属性，因此，使用__all__可以隐藏不想被import的默认值。 __all__变量是一个由string元素组成的list变量。它定义了当我们使用 from import * 导入某个模块的时候能导出的符号（这里代表变量，函数，类等）。

from import * 默认的行为是从给定的命名空间导出所有的符号（当然下划线开头的变量，方法和类除外）。需要注意的是 all 只影响到了 from import * 这种导入方式，对于 from import 导入方式并没有影响，仍然可以从外部导入。

21.8.4创建init.py总结

包将有联系的模块组织在一个，即放到同一个文件夹下，并且在这个文件夹创建一个名字为__init__.py文件，那么这个文件夹就称之为包。

有效避免模块名称冲突问题，让应用组织结构更加清晰。

21.8.5imp.reload()简介

默认情况下，模块在第一次被导入之后，其他的导入都不再有效。如果此时在另一个窗口中改变并保存了模块的源代码文件，也无法更新该模块。这样设计原因在于，导入是一个开销很大的操作（导入必须找到文件，将其编译成字节码，并且运行代码），以至于每个文件、每个程序运行不能够重复多于一次。
当一个模块被导入到一个脚本，模块顶层部分的代码只会被执行一次。
因此，如果你想重新执行模块里顶层部分的代码，可以用reload()函数。该函数会重新导入之前导入过的模块。语法如下：

reload(module_name)