7. Python的包与模块

ゝ一世哀愁。 2024-04-17 05:56 158阅读 0赞

会写代码其实非常容易，但要写出高性能、封装性（复用性）好的代码却是比较困难的，更不用说涉及到复杂算法的代码了。

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### 工程组织结构 ###

Python的组织结构：类 → 模块 → 包 。

Python中包可以理解为文件夹，而模块就是文件夹下面的文件，而类就是文件中的代码块，代码块中包含了方法与变量，只不过方法与变量属于类的本身特性，不属于Python的组织结构。

多个类组成一个模块，模块就是`.py`文件，多个这样的`.py`文件组成一个包。一个包的下面允许有子包和模块。

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### 包与模块的名字 ###

根据上面的理解，包的名字就是文件夹的名字，而模块的名字就是文件的名字。

Python的命名空间就是`包名.模块名`所形成的的路径，可用于区分不同包下相同的模块名。

不是任意的一个文件夹都可以称为包，包下面必须有一个特殊的`.py`文件——`__init__.py`，否则Python不会把一个不含`__init__.py`的文件夹当作包。

`__init__.py`文件本身也是一个模块，这个模块可什么都不写，仅用于标志包，也可以编写一些代码。

`__init__.py`这个模块的名字就是包名。

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### import导入模块 ###

Python使用`import`关键字来导入模块，提升代码的复用性。`import`关键字后面只能跟`模块名`或`包名.模块名`。

`import`一般在代码的开头部分定义，因为Python是解释型语言，而解释型语言必须先定义后使用。

*  导入整个模块：

import module_name

*  导入模块并起别名：

import pkg_name.module_name1 as module_name2

还可以使用`from ... import ...`来导入模块中的变量、方法或类。

*  导入单个类：

from module_name import ClassName

*  导入多个类：

from module_name import ClassName1, ClassName2

*  导入模块中的所有变量、方法和类：

from module_name import *

对于`from module_name import *`，它会导入一个模块所有的变量、方法和类，这很容易混淆。

在模块中可以通过定义`__all__ = ['ClassName1', 'ClassName2']`来控制`*`所代表的变量、方法和类，这样就不会导入一个模块所有的变量、方法和类。

> VSCode小技巧：在设置中，搜索`files.exclude`，添加`**/__pycache__`就可以将Python运行过程产生的`__pycache__`文件隐藏起来。

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### `__init__.py`的用法 ###

*  用法1：

import导入时，`__init__.py`中的代码是最先被执行的，因此通常`__init__.py`中会做一些包和模块的初始化工作。

*  用法2：

在`__init__.py`中，还可以通过定义`__all__ = ['module_name1', 'module_name2']`来控制`*`所代表的模块，这样就不会导入一个包所有的模块。

*  用法3：

在`__init__.py`中，可以做批量导入内容，然后其它模块想要导入该内容时，只需要导入这个包即可。

包与模块还有几个常见错误：

1.  包与模块的导入只会进行一次，不会重复导入，后续使用时会从缓存中加载。
2.  避免循环导入，几个模块互相导入容易引起错误。
3.  import导入模块时，Python会执行整个模块的代码。

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### 模块内置变量 ###

之前我们把模块理解为文件，但模块并不是一般的文件，模块内部还有一些内置变量。

`dir()`函数不加参数时会返回当前模块的所有变量，因此可以用`dir()`函数来查看内置变量。

print(dir())
    
    ['__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__']            #结果

其中比较重要的是：

`__name__`变量表示的是`包名.模块名`，即模块的完整名称。

`__package__`变量表示的是`包名`，即模块所属的包名。

`__doc__`变量表示的是模块的注释，用文档字符串`'''...'''`定义。

`__file__`变量表示的是模块所在位置的绝对路径。

入口文件就是Python的执行文件，当一个文件被执行时，即使它是模块，它也会被当做入口文件。

入口文件与普通模块内置变量的区别：

1.  入口文件的`__name__`变量不是模块的完整名称，而是`__main__`。
2.  入口文件的`__package__`变量取值为NoneType，即所属的包。
3.  入口文件的`__file__`变量不再是它的绝对路径，而是执行所在目录的相对路径。

*  `__name__`的经典应用：

if __name__ == '__main__':
        pass

这样就可以让一个文件既可导入又可执行，即既可以做普通模块又可以做入口文件。

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### 绝对导入与相对导入 ###

与入口文件在同一目录下的包被称为顶级包，而入口文件所在的目录并不是顶级包。

`.`表示当前目录；`..`表示上一级目录；`...`表示上上级目录，以此类推。

绝对导入：从顶级包开始，通过`.`连接的导入。使用`import`导入。

import package1_name.package2_name.package3_name.module_name

相对导入：从当前包开始，通过`.`连接的导入。使用`from ... import ...`导入。

对于相对导入，开头的`.`表示当前目录；`..`表示上一级目录；`...`表示上上级目录，以此类推。

from .module_name import var_name
    
    from ..module_name import var_name
    
    from ...module_name import var_name

**在入口文件中只能使用绝对导入，不能使用相对导入**，因为相对导入是根据`__name__`变量来定位的，而入口文件在执行时`__name__`变量会变成`__main__`字符串。

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