7 Python的模块和包

概述

        在上一节，我们介绍了Python的异常处理，包括：异常、异常处理、抛出异常、用户自定义异常等内容。在这一节中，我们将介绍Python的模块和包。Python的模块（Module）和包（Package）是Python的两个主要概念，它们都是用来组织和封装代码的机制。

什么是模块

        模块实际上就是一个Python文件，它包含了Python对象定义和Python语句。文件名是模块名加上“.py”后缀，比如：如果一个文件名为my_module.py，那么它就被称为my_module模块。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。模块可以被别的程序引入，以使用该模块中的函数、类等功能。

        Python中的模块可以分为两种：内置模块和第三方模块。内置模块是Python自带的模块，比如：datetime（日期和时间处理）、math（数学运算）、random（随机数生成）等。第三方模块则是由Python社区或开发者开发的模块，在Python的官方网站上可以找到。

        使用模块的好处有很多，主要包括：提高代码复用性、代码组织结构更加清晰、降低程序耦合性、提高程序的安全性等。

导入模块

        在Python中，可以使用import语句来导入模块，这使得你可以使用其他模块中定义的函数、类和变量。导入模块时，Python会执行该模块中的所有顶层代码。如果模块本身又导入其他模块，那么这些导入的模块也会一并被执行。

# 导入os模块
import os
# 导入math模块
import math# 使用os模块中的变量
print(os.curdir)# 使用math模块中的函数
print(math.pow(2, 4))

        在上面的示例代码中，os和math都是Python提供的标准库模块。os模块提供了与操作系统交互的函数，math模块则提供了许多与数学计算相关的函数。

        如果你只想导入模块中的特定函数和变量，可以使用from import的语法。如果你想导入模块中的所有内容，可以使用from import *的语法。

# 从math模块导入log10函数
from math import log10
# 从os模块导入所有内容
from os import *# 使用math模块的log10函数
print(log10(100))
# 使用os模块的cpu_count函数
print(cpu_count())

自定义模块

        除了导入系统的内置模块，还可以创建自定义模块，并导入这个自定义模块。比如：你有一个名为my_module.py的Python文件，其中定义了一个名为为my_func的函数。

# my_module.py文件def my_func(a):print(a)

        你可以在另一个Python文件main.py中导入my_module模块，并使用该模块中的函数。

# main.py文件
import my_modulemy_module.my_func('hello CSDN')

__name__

        在Python中，__name__是一个特殊变量，用于表示一个模块的名称。当一个模块被直接运行时，__name__的值为__main__。当该模块被导入为库或者子模块时，__name__的值将是该模块的名称。

        这个变量常用于在模块中执行特定的代码，只有当该模块被直接运行时才执行。在一个模块中，可以使用if __name__ == "__main__"来确保后面的代码只在该模块被直接运行时执行，而在其他模块中被导入时则不执行。比如：有一个模块my_sky，对应的my_sky.py文件如下。

# my_sky.pydef sky_blue():print('sky blue')if __name__ == '__main__':sky_blue()

        直接运行my_sky.py时，会执行sky_blue函数并输出“sky blue”。但在另一个脚本中导入my_sky.py时，并不会执行sky_blue函数。这个特性常用于编写可执行脚本或测试脚本，只有在直接运行该脚本时，才会执行某些操作。

什么是包

        包是一个包含多个模块的目录，该目录下必须包含一个名为__init__.py的文件，该文件可以为空。包可以嵌套，即一个包可以包含多个子包。包提供了组织模块的机制，使得模块能够按照目录结构进行分类，便于管理和查找。包将相关的代码文件和资源文件打包在一起，从而形成一个独立的单元。

        Python的包可以包含：Python模块、其他包、包特定的数据文件和配置文件。

创建包

        要创建一个Python包，需要创建一个文件夹，通常以该包的名称命名，并在该文件夹中包含一个__init__.py文件。这个__init__.py文件是一个特殊的文件，当一个包被导入时，该文件会自动执行，这可以用于初始化该包或定义在该包中导出的函数和变量。包中还可以包含其他的.py文件，这些文件中包含函数、类、变量等包的特定代码。

        创建一个Python包的具体步骤如下：

        1、创建一个文件夹，作为包的根目录，并命名为包的名字，包名通常使用小写字母和下划线。

        2、在该文件夹中创建一个名为__init__.py的文件。这个文件是一个特殊的文件，当一个包被导入时，该文件会自动执行。这个文件可以是空的，也可以包含一些初始化代码，或者定义在该包中导出的函数和变量。

        3、在该文件夹中创建其他的Python文件和文件夹，用于包含包的具体代码和资源。

        4、如果需要在包的元数据中使用一些特殊的标记或者依赖项，可以在该文件夹中创建一个名为setup.py的文件，用于描述该包的元数据和依赖项。

        下面是一个简单的示例，展示了如何创建一个包含两个模块的Python包。

        1、创建一个名为my_package的文件夹，作为包的根目录。

        2、在该文件夹中创建两个Python文件，分别为module1.py和module2.py。

        3、在module1.py中定义一个名为func1的函数。

# module1.py文件
def func1():  return "Hello from module 1"

        4、在module2.py中定义一个名为func2的函数。

# module2.py文件
def func2():  return "Hello from module 2"

        5、在my_package文件夹中创建一个名为__init__.py的文件，用于导出在模块中定义的函数。

# __init__.py文件
from .module1 import func1
from .module2 import func2

        6、现在，你可以在其他Python代码中使用这个包了。

import my_package# 输出：Hello from module 1
print(my_package.func1())
# 输出：Hello from module 2
print(my_package.func2())

导入包

        要使用一个Python包，需要使用import语句来导入该包，并使用.操作符来访问该包中的函数、类和变量等。比如：有一个名为my_package的包，其中包含一个名为my_module的模块，my_module模块中包含一个名为my_func的函数，可以使用下面的示例代码来使用该包。

import my_package.my_modulemy_package.my_module.my_func()

        在Python中，导入包的具体步骤如下：

        1、确保已经将包安装到你的Python环境中，可以使用pip命令来安装包，比如：pip install package_name。

        2、使用import语句导入包，可以使用点号来指定包的路径。在下面的示例代码中，将导入package包中的module模块。

import package.module

        3、如果只想导入包中的某个模块或函数，可以使用from import语句。在下面的示例代码中，将导入package包中的module模块，并可以直接使用该模块中的函数和变量。

from package import module

        4、如果需要导入包中的多个模块或函数，可以使用逗号分隔它们。在下面的示例代码中，将导入package包中的module1、module2、func1和func2。

from package import module1, module2, func1, func2

        注意：包和模块的名称，必须与文件系统中的目录结构相对应。如果包中没有包含__init__.py文件，则不能将其视为一个包。此时，需要手动将该目录添加到Python的模块搜索路径中才能正常使用。