Python 模块教程：导入、编写与使用

在 Python 中导入模块

要使用任意模块中的功能，您需要先在当前程序中导入它。您需要使用 import 关键字并跟上目标模块名。当解释器遇到 import 语句时，就会将该模块导入到当前程序中。

您可以通过在模块名后使用点号（.）运算符来调用模块中的函数。

先来看如何使用标准库模块。下面的示例中，将 math 模块导入程序，以便使用 sqrt() 函数。

import math  # Import the math module
num = 4
print(math.sqrt(num))  # Call the sqrt() function from the math module技术支持

出于效率考虑，每个模块在一次解释器会话中只会被导入一次。因此，如果您修改了模块，必须重启解释器。

如果您想重新加载已导入的模块（例如编辑之后），请使用 importlib.reload()。

请注意，旧的内置函数 reload() 在 Python 3 中已不存在——在 Python 3.4+ 中，importlib.reload() 是当前且官方推荐的模块重载方式。

import importlib
importlib.reload(module_name)技术支持

注意：不建议重载 sys、__main__、builtins 等关键模块。许多扩展模块并未设计为可多次初始化，重载时可能以不可预期的方式失败。开发阶段请仅重载您自己的模块。

即将推出：Python 正在引入“延迟导入”（lazy imports）。它会将模块的加载推迟到首次使用时，从而加快启动速度。这很有用，尤其在大型项目中，通常会在文件顶部导入许多模块，但并不立即需要它们。

如何编写您自己的 Python 模块

现在您已经学会了如何在程序中导入模块，是时候编写自己的模块并在另一个程序中使用它了。编写模块与编写其他 Python 文件并无二致。让我们先在文件 calculation.py 中编写一个用于加减两个数的函数。

def add(x,y):
    return (x+y)
def sub(x,y):
    return (x-y)
技术支持

如果您尝试在命令行直接执行该脚本，不会有任何输出，因为您并未指示程序执行某个操作。请在同一目录下创建另一个名为 module_test.py 的 Python 脚本，并写入以下代码。

import calculation            #Importing calculation module
print(calculation.add(1,2))   #Calling function defined in the calculation module 技术支持

如果您执行 module_test.py，将会看到输出为 "3"。当解释器遇到 import 语句时，它将 calculation 模块导入到您的代码中，随后通过点号运算符，您得以访问 add() 函数。

使用 if __name__ == "main" 保护可运行代码

在编写模块时有一个重要习惯：将只希望在直接运行（而非被导入时）执行的代码，放入 if __name__ == "__main__" 保护块中。

# calculation.py
def add(x, y):
    return x + y

def sub(x, y):
    return x - y

if __name__ == "__main__":
    # This only runs when you execute calculation.py directly
    # It will NOT run when another script imports this module
    print(add(1, 2))技术支持

在 Python 中导入模块的其他方式

还有更多导入模块的方法：

• from .. import 语句

• from .. import * 语句

• 为导入的模块重命名

使用 from module import name

from..import 语句允许您仅从模块中导入特定的函数/变量，而不是导入全部。在前面的示例中，当您将 calculation 导入到 module_test.py 时，add() 和 sub() 两个函数都会被导入。但如果您只需要 add() 函数呢？下面的示例演示了 from..import 的用法。

from calculation import add
print(add(1,2))
技术支持

在上面的示例中，只导入并使用了 add() 函数。注意这里直接使用了 add()？您现在无需再写模块名即可直接访问它。您也可以在导入语句中用逗号分隔导入多个属性。请看下面的示例：

from calculation import add,sub
技术支持

使用 from module import *

使用该语句可以导入模块的所有属性。这样，被导入模块的所有名称都会在您的代码中可见。

下面的示例演示了 from .. import * 的用法：

from calculation import *
print(add(1,2))
print(sub(3,2))
技术支持

注意，在专业开发中应尽量避免使用 from..import 和 from..import*。它会用该模块中的所有名称污染您的命名空间，使得阅读代码时难以判断函数来自何处，并且可能悄然覆盖您已定义的名称。请改用显式导入。

在 Python 中为模块重命名

您可以为要导入的模块重命名：当您希望给模块一个更有意义的名称，或模块名过长不便重复书写时，这很有用。您可以使用 as 关键字为其起别名。以下示例展示了如何在程序中使用它。

import calculation as cal
print(cal.add(1,2))
技术支持

将 calculation 重命名为 cal 能为您省下一些输入工作。

注意，此时您将不能再使用 calculation.add(1,2)，因为 calculation 在您的程序中已不再被识别。原因是：一旦使用 as 为模块设置了别名，原名称在该脚本中将不再可用。

Python 中的模块搜索路径

您可能希望在不同的程序或项目中使用自己的模块，而它们在目录中的物理位置可能不同。如果要使用位于其他目录的模块，Python 提供了若干选项。

当您导入名为 calculation 的模块时，解释器会先搜索是否存在该名称的内置模块；如果没有，再在由变量 sys.path 指定的目录列表中搜索名为 calculation.py 的文件。sys.path 包含以下位置：

• 包含输入脚本的目录（或当前目录）

• PYTHONPATH（与 shell 变量 PATH 语法相同的目录名列表）

• 与安装相关的默认路径

假设 module_test.py 位于 /home/datacamp/ 目录，而您把 calculation.py 移动到了 /home/test/。您可以修改 sys.path，将 /home/test/ 加入到解释器搜索模块的路径列表中。为此，您需要按如下方式修改 module_test.py：

import sys
sys.path.append('/home/test/')

import calculation
print(calculation.add(1,2))技术支持

Python 中的字节码文件

导入模块会增加程序的执行时间，因此 Python 通过一些技巧来加速。其中一种方式是创建以 .pyc 为扩展名的字节码文件。

在内部，Python 会将源代码转换为称为字节码的中间形式，然后再将其翻译为计算机的本地语言并运行。下次从另一个程序导入该模块时，这个 .pyc 文件会派上用场——导入速度会更快，因为导入模块所需的部分处理工作已经完成。此外，这些字节码文件与平台无关。

注意，这些 .pyc 文件通常会在与相应 .py 文件相同的目录中创建。如果 Python 无权在该目录写文件，则不会创建 .pyc 文件。这些文件通常存放在 __pycache__ 目录中，和您的 .py 文件并列，文件名类似于 calculation.cpython-312.pyc，以反映所用的 Python 版本。您可以放心忽略该文件夹，或在 .gitignore 中排除它。Python 会自动管理它。

Python 的 dir() 函数

dir() 函数用于查看模块中定义的所有名称。它会返回一个排序后的字符串列表，包含模块中定义的名称。

import calculation
print(calculation.add(1,2))
print(dir(calculation))技术支持

['__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'add', 'sub']技术支持

在输出中，您可以看到在模块中定义的函数名 add 和 sub。属性 __name__ 包含模块的名称。所有以下划线开头的属性，都是与模块关联的 Python 默认属性。

结语

创建模块有助于更好地管理代码并提升复用性。Python 为您提供了一些内置模块，可通过 import 关键字导入。Python 也允许您创建自己的模块并在程序中使用。它通过字节码文件来降低使用模块的开销，从而加快执行速度。您可以使用 dir() 来了解程序中所用模块定义了哪些属性。该函数既可用于预定义模块，也可用于用户自定义模块。

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