Python 中的模块

本教程是 Python 官方网站上 《Tutorial》 部分文档的翻译，本文档与 官方文档授权一致 。

如果你从 Python 解释器退出并再次进入，之前的定义（函数和变量）都会丢失。因此，如果你想编写一个稍长些的程序，最好使用文本编辑器为解释器准备输入并将该文件作为输入运行。这被称作编写 脚本。随着程序变得越来越长，你或许会想把它拆分成几个文件，以方便维护。你亦或想在不同的程序中使用一个便捷的函数，而不必把这个函数复制到每一个程序中去。

为支持这些，Python 有一种方法可以把定义放在一个文件里，并在脚本或解释器的交互式实例中使用它们。这样的文件被称作 模块；模块中的定义可以 导入 到其它模块或者 主 模块（你在顶级和计算器模式下执行的脚本中可以访问的变量集合）。

模块是一个包含 Python 定义和语句的文件。文件名就是模块名后跟文件后缀 .py。在一个模块内部，模块名（作为一个字符串）可以通过全局变量 __name__ 的值获得。例如，使用你最喜爱的文本编辑器在当前目录下创建一个名为 fibo.py 的文件，文件中含有以下内容：

# Fibonacci numbers module

def fib(n):    # write Fibonacci series up to n
    a, b = 0, 1
    while a < n:
        print(a, end=' ')
        a, b = b, a+b
    print()

def fib2(n):   # return Fibonacci series up to n
    result = []
    a, b = 0, 1
    while a < n:
        result.append(a)
        a, b = b, a+b
    return result

现在进入 Python 解释器，并用以下命令导入该模块：

>>> import fibo

在当前的符号表中，这并不会直接进入到定义在 fibo 函数内的名称；它只是进入到模块名 fibo 中。你可以用模块名访问这些函数：

>>> fibo.fib(1000)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987
>>> fibo.fib2(100)
[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]
>>> fibo.__name__
'fibo'

如果你想经常使用某个函数，你可以把它赋值给一个局部变量：

>>> fib = fibo.fib
>>> fib(500)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

1. 有关模块的更多信息

模块可以包含可执行的语句以及函数定义。这些语句用于初始化模块。它们仅在模块 第一次 在 import 语句中被导入时才执行。1 (当文件被当作脚本运行时，它们也会执行。)

每个模块都有它自己的私有符号表，该表用作模块中定义的所有函数的全局符号表。因此，模块的作者可以在模块内使用全局变量，而不必担心与用户的全局变量发生意外冲突。另一方面，如果你知道自己在做什么，则可以用跟访问模块内的函数的同样标记方法，去访问一个模块的全局变量，modname.itemname。

模块可以导入其它模块。习惯上但不要求把所有 import 语句放在模块（或脚本）的开头。被导入的模块名存放在调入模块的全局符号表中。

import 语句有一个变体，它可以把名字从一个被调模块内直接导入到现模块的符号表里。例如：

>>> from fibo import fib, fib2
>>> fib(500)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

这并不会把被调模块名引入到局部变量表里（因此在这个例子里，fibo 是未被定义的）。

还有一个变体甚至可以导入模块内定义的所有名称：

>>> from fibo import *
>>> fib(500)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

这会调入所有非以下划线（_）开头的名称。在多数情况下，Python 程序员都不会使用这个功能，因为它在解释器中引入了一组未知的名称，而它们很可能会覆盖一些你已经定义过的东西。

注意通常情况下从一个模块或者包内调入 * 的做法是不太被接受的，因为这通常会导致代码的可读性很差。不过，在交互式编译器中为了节省打字可以这么用。

如果模块名称之后带有 as，则跟在 as 之后的名称将直接绑定到所导入的模块。

>>> import fibo as fib
>>> fib.fib(500)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

这会和 import fibo 方式一样有效地调入模块，唯一的区别是它以 fib 的名称存在的。

It can also be used when utilising from with similar effects:

>>> from fibo import fib as fibonacci
>>> fibonacci(500)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

注解

出于效率的考虑，每个模块在每个解释器会话中只被导入一次。因此，如果你更改了你的模块，则必须重新启动解释器，或者，如果它只是一个要交互式地测试的模块，请使用 importlib.reload()，例如 import importlib; importlib.reload(modulename)。

1.1 以脚本的方式执行模块

当你用下面方式运行一个 Python 模块：

Python fibo.py 

模块里的代码会被执行，就好像你导入了模块一样，但是 __name__ 被赋值为 "__main__"。这意味着通过在你的模块末尾添加这些代码：

if __name__ == "__main__":
    import sys
    fib(int(sys.argv[1]))

你既可以把这个文件当作脚本又可当作一个可调入的模块来使用，因为那段解析命令行的代码只有在当模块是以“main”文件的方式执行的时候才会运行：

$ Python fibo.py 50
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34

如果模块是被导入的，那些代码是不运行的：

>>> import fibo
>>>

这经常用于为模块提供一个方便的用户接口，或用于测试（以脚本的方式运行模块从而执行一些测试套件）。

1.2 模块搜索路径

当一个名为 spam 的模块被导入的时候，解释器首先寻找具有该名称的内置模块。如果没有找到，然后解释器从 sys.path 变量给出的目录列表里寻找名为 spam.py 的文件。sys.path 初始有这些目录地址：

• 包含输入脚本的目录（或者未指定文件时的当前目录）。
• PYTHONPATH（一个包含目录名称的列表，它和 shell 变量 PATH 有一样的语法）。
• 取决于安装的默认设置

注解

在支持符号链接的文件系统上，包含输入脚本的目录是在追加符号链接后才计算出来的。换句话说，包含符号链接的目录并 没有 被添加到模块的搜索路径上。

在初始化后，Python 程序可以更改 sys.path。包含正在运行脚本的文件目录被放在搜索路径的开头处，在标准库路径之前。这意味着将加载此目录里的脚本，而不是标准库中的同名模块。除非有意更换，否则这是错误。更多信息请参阅 标准模块 。

1.3“编译过的”Python 文件

为了加速模块载入，Python 在 __pycache__ 目录里缓存了每个模块的编译后版本，名称为 module.*version*.pyc，其中名称中的版本字段对编译文件的格式进行编码；它一般使用 Python 版本号。例如，在 CPython 版本 3.3 中，spam.py 的编译版本将被缓存为 __pycache__/spam.cpython-33.pyc。此命名约定允许来自不同发行版和不同版本的 Python 的已编译模块共存。

Python 根据编译版本检查源的修改日期，以查看它是否已过期并需要重新编译。这是一个完全自动化的过程。此外，编译的模块与平台无关，因此可以在具有不同体系结构的系统之间共享相同的库。

Python 在两种情况下不会检查缓存。首先，对于从命令行直接载入的模块，它从来都是重新编译并且不存储编译结果；其次，如果没有源模块，它不会检查缓存。为了支持无源文件（仅编译）发行版本，编译模块必须是在源目录下，并且绝对不能有源模块。

给专业人士的一些小建议：

• 你可以在 Python 命令中使用 -O 或者 -OO 开关，以减小编译后模块的大小。-O 开关去除断言语句，-OO 开关同时去除断言语句和 doc 字符串。由于有些程序可能依赖于这些，你应当只在清楚自己在做什么时才使用这个选项。“优化过的”模块有一个 opt- 标签并且通常小些。将来的发行版本或许会更改优化的效果。
• 一个从 .pyc 文件读出的程序并不会比它从 .py 读出时运行的更快，.pyc 文件唯一快的地方在于载入速度。
• compileall 模块可以为一个目录下的所有模块创建。pyc 文件。
• 关于这个过程，PEP 3147 中有更多细节，包括一个决策流程图。

2. 标准模块

Python 附带了一个标准模块库，在单独的文档 Python 库参考（以下称为“库参考”）中进行了描述。一些模块内置于解释器中；它们提供对不属于语言核心但仍然内置的操作的访问，以提高效率或提供对系统调用等操作系统原语的访问。这些模块的集合是一个配置选项，它也取决于底层平台。例如，winreg 模块只在 Windows 操作系统上提供。一个特别值得注意的模块 sys，它被内嵌到每一个 Python 解释器中。变量 sys.ps1 和 sys.ps2 定义用作主要和辅助提示的字符串：

>>> import sys
>>> sys.ps1
'>>>'
>>> sys.ps2
'……'
>>> sys.ps1 = 'C>'
C> print('Yuck!')
Yuck!
C>

这两个变量只有在编译器是交互模式下才被定义。

sys.path 变量是一个字符串列表，用于确定解释器的模块搜索路径。该变量被初始化为从环境变量 PYTHONPATH 获取的默认路径，或者如果 PYTHONPATH 未设置，则从内置默认路径初始化。你可以使用标准列表操作对其进行修改：

>>> import sys
>>> sys.path.append('/ufs/guido/lib/Python')

3. dir() 函数

内置函数 dir() 用于查找模块定义的名称。它返回一个排序过的字符串列表：