Python程序设计第5章-模块和包课件.ppt

1、2022-6-9第第5章章 模块和包模块和包主 讲 人：目录目录2022-6-921.为什么使用模块2.模块的创建与使用3.包导入实例2022-6-9概述概述本章要解决的问题如下： 什么是模块 为什么使用模块 如何使用模块 包以及实例2022-6-91.为什么使用模块1.1 为什么使用模块 首先，提高了代码的可维护 其次，提高了代码的可重用性 最后，避免了函数名和变量名冲突2022-6-91.为什么使用模块1.2 模块角色从抽象的视角来看，模块至少有三个角色 代码的重用 系统命名空间的划分 服务和数据的共享目录目录2022-6-921.为什么使用模块2.模块的创建与使用3.包导入实例2022-

2、6-92.模块的创建与使用2.1Python程序架构1Python程序架构实例图2022-6-92.模块的创建与使用假设上图中的文件b.py定义了一个名为spam的函数，如下所示：def spam(text): print(text,spam)现在，假设a .py想要使用spam，为了实现这个目标，a.py中包含如下Python语句：import bb.spam(gumby)2022-6-92.模块的创建与使用2.1Python程序架构2模块 程序和模块：Python中，程序是作为一个主体的、顶层的文件来构造的，配合零个或多个支持文件，这些支持文件都可以称作模块。 顶层文件：包含了程序的主要的

3、控制流程，即需要运行来启动应用的文件。2022-6-92.模块的创建与使用2.1Python程序架构2模块 模块文件：可看作是工具的仓库，这些仓库是用来收集顶层文件（或其他可能的地方）使用的组件。 顶层文件与模块文件：顶层文件使用了在模块文件中定义的工具，这些模块文件也使用了其他模块所定义的工具。2022-6-92.模块的创建与使用2.1Python程序架构 模块的执行环境：模块包含变量、函数、类以及其他的模块（如果导入的话），而函数也有自己的本地变量。右图右图描述了模块内的情况以及与其他模块的交互。模块构成及工作原理图2022-6-92.模块的创建与使用2.1Python程序架构 模块间的关

4、系：模块可以被导入，但模块也会导入和使用其他模块，这些模块可以用Python或其他语言写成。2022-6-92.模块的创建与使用2.1Python程序架构3模块导入定义：一个文件可通过加载一个模块（文件），从而读取这个模块（文件）的内容，即导入。（1）模块导入的三种方式import Xfrom X import *from X import a, b, c2022-6-92.模块的创建与使用2.1Python程序架构3模块导入（2）导入模块时，Python都做了哪些事情？2022-6-92.模块的创建与使用2.1Python程序架构3模块导入（3）导入模块时的路径搜索顺序。 程序的主目录：即程

5、序（顶层）文件所在的目录，而非启动程序所在的目录（当前工作目录。 环境变量（PYTHONPATH）目录。 标准链接库目录。 任何.pth文件的内容（如果存在的话），在安装目录下找到该文件，以行的形式加入所需要的目录即可。2022-6-92.模块的创建与使用2.2模块搜索路径1模块搜索路径2022-6-92.模块的创建与使用2.2模块搜索路径1模块搜索路径sys.path的初始值来自于以下地方。 包含脚本的当前路径。 PYTHONPATH。 默认安装路径。 编译过的Python文件（.pyc文件）。 built-in模块。2022-6-92.模块的创建与使用2.2模块搜索路径2配置搜索路径 方法

6、一：添加环境变量PYTHONPATH。python会添加此路径下的模块，在.bashrc文件（这个文件主要保存一些个性化设置，如命令别名，路径等）中添加如下类似行。export PYTHONPATH=$PYTHONPATH:/usr/local/lib/python3.0/site-packages2022-6-92.模块的创建与使用2.2模块搜索路径 方法二：在包内添加。在site-packages添加一个路径文件，如mypkpath.pth，必须以.pth为后缀，写上你要加入的模块文件所在的目录名称。 windows c:python3.0site-packages linux(ubunt

7、u) /usr/local/lib/python3.0/dist-packages linux(redhat) /usr/lib/python3.0/site-packages2022-6-92.模块的创建与使用2.2模块搜索路径 方法三：函数添加。sys.path.append()函数添加搜索路径，参数值即为要添加的路径。 import sys 查看sys.path 添加sys.path.append(c:)2022-6-92.模块的创建与使用2.3模块导入语句1import语句 import导入为绝对导入。 import 只能导入模块，不能导入模块中的对象（类、函数、变量等）2022-6-

8、92.模块的创建与使用2.3模块导入语句2嵌套import（1）顺序嵌套例如：本模块导入 A 模块（import A），A 中又 import B，B 模块还可以 import 其他模块。2022-6-92.模块的创建与使用2.3模块导入语句2嵌套import（2）循环嵌套，程序如下：#A.py from B import Dclass C:pass文件 B.py from A import Cclass D:pass为什么执行A的时候不能加载D呢？2022-6-92.模块的创建与使用2.3模块导入语句如果将 A.py 改为：import B就可以了。这是怎么回事呢？这跟Python内部 im

9、port 的机制是有关的，具体到 from B import D，Python 内部会分成以下几个步骤（具体如右图所示）。2022-6-92.模块的创建与使用2.3模块导入语句这个例子的执行顺序如下（具体如右图所示）。2022-6-92.模块的创建与使用2.3模块导入语句3from语句 因为from会把变量名复制到另外一个作用域，所以它就可以直接在脚本中使用复制后的变量名，而不需要通过模块（例如printer）。 from module1 import printer #复制一个变量 printer(Hello world!) 2022-6-92.模块的创建与使用2.3模块导入语句4from

10、*语句 当使用from *时，会取得模块顶层所有赋了值的变量名。在脚本中就可以直接使用得到的变量名printer，而不需要通过模块名。 from module1 import * #复制所有变量 print(Hello world!) Hello world! 2022-6-92.模块的创建与使用2.3模块导入语句5导入只发生一次 模块会在第一次import或from时载入并执行，并且只在第一次如此。2022-6-92.模块的创建与使用2.3模块导入语句6import和from是赋值语句（1）from将一个或多个变量名赋值给另一个模块中同名的对象，例子如下：x=1y=1,2%python fr

11、om small import x,y #复制两个变量 x=42 #修改x值 y0=42 #修改共享变量2022-6-92.模块的创建与使用2.3模块导入语句6import和from是赋值语句（2）文件变量名的改变2022-6-92.模块的创建与使用2.3模块导入语句6import和from是赋值语句（3）import和from的对等性像这样的from语句：from module import name1,name2 #复制两个变量与下面这些语句是等效的：import module #获取模块对象name1=module.name1 #赋值name2=module.name2 del modu

12、le #删除模块名2022-6-92.模块的创建与使用2.3模块导入语句7from语句潜在的陷阱 from语句会让变量位置更隐秘和模糊，且从理论上讲，from语句有破坏命名空间的“潜质”。如果使用from导入变量，而那些变量碰巧和作用域中现有变量同名，变量就会被悄悄地覆盖掉。 另一方面，和reload调用同时使用时，from语句有比较严重的问题，因为导入的变量名可能引用之前版本的对象。2022-6-92.模块的创建与使用2.4模块命名空间 模块最好理解为变量名的封装，也就是定义想让系统其余部分看见变量名的场所。简而言之，模块就是命名空间（变量名建立所在的场所），而存在于模块之内的变量名就是模块

13、对象的属性。2022-6-92.模块的创建与使用2.4模块命名空间1文件生成命名空间 模块语句会在首次导入时执行 顶层的赋值语句会创建模块属性 模块的命名空间能通过属性_dict_或dir(M)获取2022-6-92.模块的创建与使用2.4模块命名空间LEGB（用来规定命名空间查找顺序的规则）含义解释如下。 L-Local(function)：函数内的名字空间。 E-Enclosing function locals：外部嵌套函数的名字空间（例如closure）。 G-Global(module)：函数定义所在模块（文件）的名字空间。 B-Builtin(Python)：Python内置模块的

14、名字空间。2022-6-92.模块的创建与使用2.4模块命名空间假设往文本编辑器中建立如下的模块文件，并将其命名为module2.py。print(starting to load.)import sysname=42def func():pass #定义一个空函数，pass是占位符class klass:pass #定义一个空类，pass是占位符print(done loading.)执行结果 import module2starting to load.done loading.2022-6-92.模块的创建与使用2.4模块命名空间但是，一旦模块加载后，它的作用域就变成模块对象（由impo

15、rt取得）的属性的命名空间，然后可以结合其模块名，通过它来获取命名空间内的属性。 module2.sys module2.name42 module2.func module2.klass2022-6-92.模块的创建与使用2.4模块命名空间2属性名的点号运算 点号运算其实就是表达式，传回和对象相配的属性名的值，LEGB规则只适用于无点号运算的纯变量名。其规则如下： 简单变量 点号运算 通用性。2022-6-92.模块的创建与使用2.4模块命名空间3导入和作用域 无论程序中的导入结构或函数调用的结构是什么情况，变量的含义一定是由源代码中的赋值语句的位置决定的，而属性总是伴随着对对象的请求。换句

16、话说，导入操作不会赋予被导入文件中的代码对上层代码的可见度。被导入文件无法看见进行导入的文件内的变量名。2022-6-92.模块的创建与使用2.4模块命名空间4命名空间的嵌套 虽然模块导入不会使命名空间发生向上的嵌套，但会发生向下的嵌套。利用属性的点号运算路径，有可能深入到任意嵌套的模块中并读取其属性。2022-6-92.模块的创建与使用2.5reload 在python中，每一个以.py结尾的Python文件都是一个模块，其他的文件可以通过导入一个模块来读取该模块的内容。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。那么想要使得Python在同一次会话中再次运行文件，就需要调用i

17、mp标准库模块中的reload函数。2022-6-92.模块的创建与使用2.5reloadreload与import和from的不同之处如下。 reload是Python *的内置函数，而不是语句。 传给reload的是已经存在的模块对象，而不是变量名。 reload在Python 3.0中位于模块之中，并且必须导入自己。2022-6-92.模块的创建与使用2.5reload此外，import语句和reload调用的语法并不相同，reload需要小括号，但import不需要。重载如下所示：import module #初始导入use module.attributes #使用模块from im

18、p import reload #获取重载函数reload(module) #重载模块use module.attributes2022-6-92.模块的创建与使用2.5reload程序重载任何引用该模块对象的地方，自动会受到reload的影响，下面是一些细节： reload会在模块当前命名空间内执行模块文件的新代码 文件中顶层赋值语句会使得变量名换成新值 重载会影响所有使用import读取了模块的客户端 重载只会对以后使用from的客户端造成影响目录目录2022-6-921.为什么使用模块2.模块的创建与使用3.包导入实例2022-6-93.包导入实例包的组成 Python的程序由包（pac

19、kage）、模块（module）和函数组成。包是由一系列模块组成的集合，模块是处理某一类问题的函数和类的集合，它们之间的关系如右图所示。2022-6-93.包导入实例包与模块的树形图 首先定义一个包parent，在parent包中创建两个子包pack和pack2，pack包中定义一个模块myModule，pack2包中定义一个模块myModule2。最后在包parent中定义一个模块main，调用子包pack和pack2，树形图如右图所示。2022-6-93.包导入实例 包pack的_int_.py程序如下所示：if _name_=_main_: print(作为主程序运行)else： pri

20、nt(pack初始化) 这段代码初始化pack包，直接输出一段字符串。当pack包将其他模块调用时，将输出“pack初始化”。2022-6-93.包导入实例 包pack的myModule模块如下所示：def func(): print(pack.myModule.func()if _name_=_main_: print(作为主程序运行)else： print(pack初始化)当pack2包被其他模块调用时，先执行_int_.py文件。2022-6-93.包导入实例 pack2包的_int_.py程序如下所示。if _name_=_main_: print(作为主程序运行)else: prin

21、t(pack2初始化)2022-6-93.包导入实例 包pack2的myModule2模块如下所示。def func2(): print(pack2.myModule2.func()if _name_=_main_: print(作为主程序运行)else: print(pack2初始化)2022-6-93.包导入实例 下面的main模块调用了pack、pack2包中的函数。from pack import myModulefrom pack2 import myModule2myModule.func()myModule2.func2()_init_.py也可以用于提供当前包的模块列表。2022-6-93.包导入实例 例如，在pack包的_init_.py文件前面添加一行代码。 _all_=myModule _all_用于记录当前pack包所包含的模块。其中方括号中的内容是模块名的列表，如果模块数量超过两个，使用逗号分开。同理，在pack2包也添加一行类似的代码： _all_=myModule2 这样就可以在main模块中一次导入pack、pack2包中所有的模块。2022-6-93.包导入实例 修改后的main模块如下所示。from pack import *from pack2 import *myModule.func()myModule2.func2()