目錄
主要內容
- 定義模塊
- 編寫第一個自己的模塊
- 使用import語句
- 修改模塊搜索路徑
- 讓名稱歸模塊私有
- 導入標準庫和第三方模塊
- 理解Python的作用域規則和命名空間
python語言如果沒有衆多的庫作爲支撐的話，那python作爲一門編程語言存在意義也不大了。正是多種多樣的標準庫和諸多第三方庫的存在，才讓python具有了強大的功能。
模塊、包和庫的作用基本都是相同的，都是爲了實現代碼的重複利用，提高代碼效率。區別是從模塊到包再到庫，代碼數量越多，實現的功能越強大。當然，也會有一些管理工具。這裏先簡單瞭解一下模塊。
（一）何爲模塊
模塊（module）用於組織較大的Python項目，Python標準庫被拆分爲多個模塊，以便更易於管理。
模塊是一個包含代碼的文件，其中定義了一組Python函數或其他對象，而且模塊的名稱來自文件名。
模塊通常包含Python源代碼，但也可以是經過編譯的C或C++對象文件。經過編譯的模塊和Python源代碼模塊的用法是一樣的。
模塊不僅可以將相互關聯的Python對象歸併成組，還有助於避免命名衝突（name-clash）問題。因爲Python採用了命名空間（namespace）的機制，所以使用模塊名可以同時保留兩個reverse函數。命名空間本質上就是標識符的字典，可用於代碼塊、函數、類、模塊等。
（二）編寫第一個模塊
我們將通過編寫一個簡單的模塊來了解模塊。
首先新建一個mymath.py文件，注意將文件保存在可執行文件所在的目錄中。我的文件目錄是D:\python37，通過下面的IDLE編輯器窗口也可以看到。
選擇File>New Windows菜單，輸入以下代碼：
以上我們便簡單定義了一個模塊，這個模塊只是定義了pi常數和新建一個函數。
下面我們需要在我們的代碼中使用這個模塊，需要注意的是，使用前一定要導入模塊，如果未進行import語句導入，Python解釋器會進行報錯：
>>> pi
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#0>", line 1, in <module>
pi
NameError: name 'pi' is not defined
>>> area(3)
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#1>", line 1, in <module>
area(3)
NameError: name 'area' is not defined
也就是說，Python沒有內置常量pi和函數area。我們將模塊導入之後：
>>> import mymath
>>> pi
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#3>", line 1, in <module>
pi
NameError: name 'pi' is not defined
>>> area(3)
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#4>", line 1, in <module>
area(3)
NameError: name 'area' is not defined
結果Python解釋器也報錯了，這是因爲Python解釋器不知到變量pi和area函數在哪個模塊裏面，有可能其他的模塊也有相同命名的函數和常量，爲了解決這個問題，我們需要在常量和函數之前，加上模塊名稱。這種訪問方式常常被稱爲限定名稱（qualification）,即變量pi是受mymath模塊限定的。也可以將pi成爲mymath的屬性。代碼如下：
>>> mymath.pi
3.14
>>> mymath.area(3)
28.259999999999998
模塊中的對象可以直接訪問同一模塊內定義的其他對象，不需要帶上模塊名稱。函數mymath.area訪問常量mymath.pi時，只需要用pi即可。
還可以要求從模塊中導入指定的對象名稱，這樣在使用時就不需要帶上模塊名稱了。例如：
>>> from mymath import pi
>>> pi
3.14
模塊不僅是在交互式Python shell中需要用到。模塊還可以被導入腳本文件，或者其他模塊中，只要在代碼文件的開頭輸入合適的import語句即可。從本事上來說，對於Python，交互式會話和腳本也被認爲是模塊。總結如下：
- 模塊是定義Python對象的文件。
- 假定模塊文件的名稱是modulename.py，那麼模塊的Python名稱就是modulename。
- 通過import modulename語句，即可導入名爲modulename的模塊。該導入語句執行完畢後，模塊modulename中定義的對象就能以modulename.objectname的格式被訪問了。
- 通過from modulename import objectname語句，可以將模塊中的指定對象名稱直接導入代碼。該語句使得代碼無需帶modulename前綴即可直接訪問objectname，這在導入某個頻繁使用的對象名稱時會很有用。
可以通過dir()函數查看模塊的方法：
>>> import os
>>> dir(os)
['DirEntry', 'F_OK', 'MutableMapping', 'O_APPEND', 'O_BINARY', 'O_CREAT', 'O_EXCL', 'O_NOINHERIT', 'O_RANDOM', 'O_RDONLY', 'O_RDWR', 'O_SEQUENTIAL', 'O_SHORT_LIVED', 'O_TEMPORARY', 'O_TEXT', 'O_TRUNC', 'O_WRONLY', 'P_DETACH', 'P_NOWAIT', 'P_NOWAITO', 'P_OVERLAY', 'P_WAIT', 'PathLike', 'R_OK', 'SEEK_CUR', 'SEEK_END', 'SEEK_SET', 'TMP_MAX', 'W_OK', 'X_OK', '_Environ', '__all__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', '_execvpe', '_exists', '_exit', '_fspath', '_get_exports_list', '_putenv', '_unsetenv', '_wrap_close', 'abc', 'abort', 'access', 'altsep', 'chdir', 'chmod', 'close', 'closerange', 'cpu_count', 'curdir', 'defpath', 'device_encoding', 'devnull', 'dup', 'dup2', 'environ', 'error', 'execl', 'execle', 'execlp', 'execlpe', 'execv', 'execve', 'execvp', 'execvpe', 'extsep', 'fdopen', 'fsdecode', 'fsencode', 'fspath', 'fstat', 'fsync', 'ftruncate', 'get_exec_path', 'get_handle_inheritable', 'get_inheritable', 'get_terminal_size', 'getcwd', 'getcwdb', 'getenv', 'getlogin', 'getpid', 'getppid', 'isatty', 'kill', 'linesep', 'link', 'listdir', 'lseek', 'lstat', 'makedirs', 'mkdir', 'name', 'open', 'pardir', 'path', 'pathsep', 'pipe', 'popen', 'putenv', 'read', 'readlink', 'remove', 'removedirs', 'rename', 'renames', 'replace', 'rmdir', 'scandir', 'sep', 'set_handle_inheritable', 'set_inheritable', 'spawnl', 'spawnle', 'spawnv', 'spawnve', 'st', 'startfile', 'stat', 'stat_result', 'statvfs_result', 'strerror', 'supports_bytes_environ', 'supports_dir_fd', 'supports_effective_ids', 'supports_fd', 'supports_follow_symlinks', 'symlink', 'sys', 'system', 'terminal_size', 'times', 'times_result', 'truncate', 'umask', 'uname_result', 'unlink', 'urandom', 'utime', 'waitpid', 'walk', 'write']
（三）import語句
import語句有3種格式，最基本的格式就是:
# 第一種，最基本的格式
import modulename
這時會搜索給定名稱的Python模塊，解析模塊內容並使之進入可用狀態。發起導入的代碼可以使用模塊中的內容，但是引用模塊中的對象名稱時仍必須帶有模塊名前綴。如果未找到指定名稱的模塊，就會報錯。
第二種：
# 第二種，允許指定模塊中的名稱，將其顯式的導入代碼中
from modulename import name1, name2, name3, ...
這些name1、name2等modulename中的對象名稱，就可供發起導入的代碼使用了。在import語句之後的代碼，可以直接使用name1、name2等名稱，不需要再帶上模塊名前綴了。
# 第三種
from modulename import *
“ * ”代表模塊modulename中所有導出（exported）的對象名稱。
（四）模塊搜索路徑
Python搜索模塊的確切路徑是在一個名爲path的變量中定義的，可以通過模塊sys訪問path變量。
>>> import sys
>>> sys.path
['', 'D:\\python37\\Lib\\idlelib', 'D:\\python37\\python37.zip', 'D:\\python37\\DLLs', 'D:\\python37\\lib', 'D:\\python37', 'C:\\Users\\name\\AppData\\Roaming\\Python\\Python37\\site-packages', 'D:\\python37\\lib\\site-packages']
顯示的位置取決於當前的系統配置。不管具體內容是什麼，該字符串給出的是一個目錄列表。當準備執行import語句時，Python將按順序遍歷該目錄列表，並採用第一個滿足import需求的模塊。如果搜索路徑中找不到合適的模塊，則會引發ImportError異常。
自建模塊的存放位置
爲確保程序可以使用自己編寫的模塊，有以下三種方式：
- 將自己的模塊放入Python的常規模塊搜索路徑中去；
- 將Python程序要用到的全部模塊，都和程序放在同一目錄中；
- 新建目錄用於保存自己的模塊，並修改sys.path變量，使之包含該新建目錄。
模塊內部私有名稱
模塊中下劃線開頭的標識符不能用from module import *導入，所以將所有內部對象名稱（即不允許模塊外部訪問的名稱）都以下劃線開頭，既可以保證from module import *只引入用戶需要訪問的名稱。
但是，也可以通過from module import _g語句，只導入_g變量，後面的代碼就可以訪問_g變量。
（五）python的作用域的相關規則
這裏的核心概念是命名空間（namespace）。Python中的命名空間是從標識符到對象的映射，也就是Python如何跟蹤變量和標識符是否活動以及指向什麼。
如果剛剛接觸Python，可以先不去了解這些。
Python 的名字查找規則是按照 local -> enclosing functions -> global -> built-in 的順序由內而外查找，並選擇最近的一個。
關於作用域規則，這裏要先有一個概念，後續的學習中我們再逐步理解它。
參考：
- https://www.jianshu.com/p/276578774069