Python學(xué)習(xí)教程：你學(xué)Python多久啦？這些你都學(xué)透了嗎？

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如果你是一名新手Python程序員，你首先需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容之一就是如何導(dǎo)入模塊或包。但是我注意到，那些許多年來(lái)不時(shí)使用Python的人并不是都知道Python的導(dǎo)入機(jī)制其實(shí)非常靈活。在本文中，我們將探討以下話題：

• 常規(guī)導(dǎo)入（regular imports）
• 使用from語(yǔ)句導(dǎo)入
• 相對(duì)導(dǎo)入（relative imports）
• 可選導(dǎo)入（optional imports）
• 本地導(dǎo)入（local imports）
• 導(dǎo)入注意事項(xiàng)

常規(guī)導(dǎo)入

常規(guī)導(dǎo)入應(yīng)該是最常使用的導(dǎo)入方式，大概是這樣的：

import sys

你只需要使用import一詞，然后指定你希望導(dǎo)入的模塊或包即可。通過(guò)這種方式導(dǎo)入的好處是可以一次性導(dǎo)入多個(gè)包或模塊：

import os, sys, time

雖然這節(jié)省了空間，但是卻違背了Python風(fēng)格指南。Python風(fēng)格指南建議將每個(gè)導(dǎo)入語(yǔ)句單獨(dú)成行。

有時(shí)在導(dǎo)入模塊時(shí)，你想要重命名這個(gè)模塊。這個(gè)功能很容易實(shí)現(xiàn)：

import sys as systemprint(system.platform)

上面的代碼將我們導(dǎo)入的sys模塊重命名為system。我們可以按照和以前一樣的方式調(diào)用模塊的方法，但是可以用一個(gè)新的模塊名。也有某些子模塊必須要使用點(diǎn)標(biāo)記法才能導(dǎo)入。

import urllib.error

這個(gè)情況不常見(jiàn)，但是對(duì)此有所了解總是沒(méi)有壞處的。

使用from語(yǔ)句導(dǎo)入

很多時(shí)候你只想要導(dǎo)入一個(gè)模塊或庫(kù)中的某個(gè)部分。我們來(lái)看看在Python中如何實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)：

from functools import lru_cache

上面這行代碼可以讓你直接調(diào)用lrucache。如果你按常規(guī)方式導(dǎo)入functools，那么你就必須像這樣調(diào)用lrucache：

functools.lru_cache(*args)

根據(jù)你實(shí)際的使用場(chǎng)景，上面的做法可能是更好的。在復(fù)雜的代碼庫(kù)中，能夠看出某個(gè)函數(shù)是從哪里導(dǎo)入的這點(diǎn)很有用的。不過(guò)，如果你的代碼維護(hù)的很好，模塊化程度高，那么只從某個(gè)模塊中導(dǎo)入一部分內(nèi)容也是非常方便和簡(jiǎn)潔的。

當(dāng)然，你還可以使用from方法導(dǎo)入模塊的全部?jī)?nèi)容，就像這樣：

from os import *

這種做法在少數(shù)情況下是挺方便的，但是這樣也會(huì)打亂你的命名空間。問(wèn)題在于，你可能定義了一個(gè)與導(dǎo)入模塊中名稱(chēng)相同的變量或函數(shù)，這時(shí)如果你試圖使用os模塊中的同名變量或函數(shù)，實(shí)際使用的將是你自己定義的內(nèi)容。因此，你最后可能會(huì)碰到一個(gè)相當(dāng)讓人困惑的邏輯錯(cuò)誤。標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中我唯一推薦全盤(pán)導(dǎo)入的模塊只有Tkinter。

如果你正好要寫(xiě)自己的模塊或包，有人會(huì)建議你在_init_.py文件中導(dǎo)入所有內(nèi)容，讓模塊或者包使用起來(lái)更方便。我個(gè)人更喜歡顯示地導(dǎo)入，而非隱式地導(dǎo)入。

你也可以采取折中方案，從一個(gè)包中導(dǎo)入多個(gè)項(xiàng)：

from os import path, walk, unlinkfrom os import uname, remove

在上述代碼中，我們從os模塊中導(dǎo)入了5個(gè)函數(shù)。你可能注意到了，我們是通過(guò)多次從同一個(gè)模塊中導(dǎo)入實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)然，如果你愿意的話，你也可以使用圓括號(hào)一次性導(dǎo)入多個(gè)項(xiàng)：

from os import (path, walk, unlink, uname, remove, rename)

這是一個(gè)有用的技巧，不過(guò)你也可以換一種方式：

from os import path, walk, unlink, uname, remove, rename

上面的反斜杠是Python中的續(xù)行符，告訴解釋器這行代碼延續(xù)至下一行。

相對(duì)導(dǎo)入

PEP 328介紹了引入相對(duì)導(dǎo)入的原因，以及選擇了哪種語(yǔ)法。具體來(lái)說(shuō)，是使用句點(diǎn)來(lái)決定如何相對(duì)導(dǎo)入其他包或模塊。這么做的原因是為了避免偶然情況下導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的模塊產(chǎn)生沖突。這里我們以PEP 328中給出的文件夾結(jié)構(gòu)為例，看看相對(duì)導(dǎo)入是如何工作的：

my_package/
 __init__.py
 subpackage1/
 __init__.py
 module_x.py
 module_y.py
 subpackage2/
 __init__.py
 module_z.py
 module_a.py

在本地磁盤(pán)上找個(gè)地方創(chuàng)建上述文件和文件夾。在頂層的_init_.py文件中，輸入以下代碼：

from . import subpackage1from . import subpackage2

接下來(lái)進(jìn)入subpackage1文件夾，編輯其中的_init_.py文件，輸入以下代碼：

from . import module_xfrom . import module_y

現(xiàn)在編輯module_x.py文件，輸入以下代碼：

from .module_y import spam as hamdef main():
 ham()

最后編輯module_y.py文件，輸入以下代碼：

def spam():
 print('spam ' * 3)

打開(kāi)終端，cd至mypackage包所在的文件夾，但不要進(jìn)入mypackage。在這個(gè)文件夾下運(yùn)行Python解釋器。我使用的是IPython，因?yàn)樗淖詣?dòng)補(bǔ)全功能非常方便：

In [1]: import my_package
In [2]: my_package.subpackage1.module_xOut[2]: 
In [3]: my_package.subpackage1.module_x.main()
spam spam spam

相對(duì)導(dǎo)入適用于你最終要放入包中的代碼。如果你編寫(xiě)了很多相關(guān)性強(qiáng)的代碼，那么應(yīng)該采用這種導(dǎo)入方式。你會(huì)發(fā)現(xiàn)PyPI上有很多流行的包也是采用了相對(duì)導(dǎo)入。還要注意一點(diǎn)，如果你想要跨越多個(gè)文件層級(jí)進(jìn)行導(dǎo)入，只需要使用多個(gè)句點(diǎn)即可。不過(guò)，PEP 328建議相對(duì)導(dǎo)入的層級(jí)不要超過(guò)兩層。

還要注意一點(diǎn)，如果你往modulex.py文件中添加了if _name__ == ‘_main_’，然后試圖運(yùn)行這個(gè)文件，你會(huì)碰到一個(gè)很難理解的錯(cuò)誤。編輯一下文件，試試看吧！

from . module_y import spam as hamdef main():
 ham()if __name__ == '__main__': # This won't work!
 main()

現(xiàn)在從終端進(jìn)入subpackage1文件夾，執(zhí)行以下命令：

python module_x.py

如果你使用的是Python 2，你應(yīng)該會(huì)看到下面的錯(cuò)誤信息：

Traceback (most recent call last): File "module_x.py", line 1, in  from . module_y import spam as ham
ValueError: Attempted relative import in non-package

如果你使用的是Python 3，錯(cuò)誤信息大概是這樣的：

Traceback (most recent call last): File "module_x.py", line 1, in  from . module_y import spam as ham
SystemError: Parent module '' not loaded, cannot perform relative import

這指的是，module_x.py是某個(gè)包中的一個(gè)模塊，而你試圖以腳本模式執(zhí)行，但是這種模式不支持相對(duì)導(dǎo)入。

如果你想在自己的代碼中使用這個(gè)模塊，那么你必須將其添加至Python的導(dǎo)入檢索路徑（import search path）。最簡(jiǎn)單的做法如下：

import sys
sys.path.append('/path/to/folder/containing/my_package')import my_package

注意，你需要添加的是mypackage的上一層文件夾路徑，而不是mypackage本身。原因是my_package就是我們想要使用的包，所以如果你添加它的路徑，那么將無(wú)法使用這個(gè)包。

我們接下來(lái)談?wù)効蛇x導(dǎo)入。

可選導(dǎo)入（Optional imports）

如果你希望優(yōu)先使用某個(gè)模塊或包，但是同時(shí)也想在沒(méi)有這個(gè)模塊或包的情況下有備選，你就可以使用可選導(dǎo)入這種方式。這樣做可以導(dǎo)入支持某個(gè)軟件的多種版本或者實(shí)現(xiàn)性能提升。以github2包中的代碼為例：

try: # For Python 3
 from http.client import responsesexcept ImportError: # For Python 2.5-2.7
 try: from httplib import responses # NOQA
 except ImportError: # For Python 2.4
 from BaseHTTPServer import BaseHTTPRequestHandler as _BHRH
 responses = dict([(k, v[0]) for k, v in _BHRH.responses.items()])

lxml包也有使用可選導(dǎo)入方式：

try: from urlparse import urljoin from urllib2 import urlopenexcept ImportError: # Python 3
 from urllib.parse import urljoin from urllib.request import urlopen

正如以上示例所示，可選導(dǎo)入的使用很常見(jiàn)，是一個(gè)值得掌握的技巧。

局部導(dǎo)入

當(dāng)你在局部作用域中導(dǎo)入模塊時(shí)，你執(zhí)行的就是局部導(dǎo)入。如果你在Python腳本文件的頂部導(dǎo)入一個(gè)模塊，那么你就是在將該模塊導(dǎo)入至全局作用域，這意味著之后的任何函數(shù)或方法都可能訪問(wèn)該模塊。例如：

import sys # global scopedef square_root(a):
 # This import is into the square_root functions local scope
 import math return math.sqrt(a)def my_pow(base_num, power):
 return math.pow(base_num, power)if __name__ == '__main__':
 print(square_root(49))
 print(my_pow(2, 3))

這里，我們將sys模塊導(dǎo)入至全局作用域，但我們并沒(méi)有使用這個(gè)模塊。然后，在squareroot函數(shù)中，我們將math模塊導(dǎo)入至該函數(shù)的局部作用域，這意味著math模塊只能在squareroot函數(shù)內(nèi)部使用。如果我們?cè)噲D在my_pow函數(shù)中使用math，會(huì)引發(fā)NameError。試著執(zhí)行這個(gè)腳本，看看會(huì)發(fā)生什么。

使用局部作用域的好處之一，是你使用的模塊可能需要很長(zhǎng)時(shí)間才能導(dǎo)入，如果是這樣的話，將其放在某個(gè)不經(jīng)常調(diào)用的函數(shù)中或許更加合理，而不是直接在全局作用域中導(dǎo)入。老實(shí)說(shuō)，我?guī)缀鯊臎](méi)有使用過(guò)局部導(dǎo)入，主要是因?yàn)槿绻K內(nèi)部到處都有導(dǎo)入語(yǔ)句，會(huì)很難分辨出這樣做的原因和用途。根據(jù)約定，所有的導(dǎo)入語(yǔ)句都應(yīng)該位于模塊的頂部。

導(dǎo)入注意事項(xiàng)

在導(dǎo)入模塊方面，有幾個(gè)程序員常犯的錯(cuò)誤。這里我們介紹兩個(gè)。

• 循環(huán)導(dǎo)入（circular imports）
• 覆蓋導(dǎo)入（Shadowed imports，暫時(shí)翻譯為覆蓋導(dǎo)入）

先來(lái)看看循環(huán)導(dǎo)入。

循環(huán)導(dǎo)入

如果你創(chuàng)建兩個(gè)模塊，二者相互導(dǎo)入對(duì)方，那么就會(huì)出現(xiàn)循環(huán)導(dǎo)入。例如：

# a.pyimport bdef a_test():
 print("in a_test")
 b.b_test()
a_test()

然后在同個(gè)文件夾中創(chuàng)建另一個(gè)模塊，將其命名為b.py。

import adef b_test():
 print('In test_b"')
 a.a_test()
b_test()

如果你運(yùn)行任意一個(gè)模塊，都會(huì)引發(fā)AttributeError。這是因?yàn)檫@兩個(gè)模塊都在試圖導(dǎo)入對(duì)方。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，模塊a想要導(dǎo)入模塊b，但是因?yàn)槟Kb也在試圖導(dǎo)入模塊a（這時(shí)正在執(zhí)行），模塊a將無(wú)法完成模塊b的導(dǎo)入。我看過(guò)一些解決這個(gè)問(wèn)題的破解方法（hack），但是一般來(lái)說(shuō)，你應(yīng)該做的是重構(gòu)代碼，避免發(fā)生這種情況。

覆蓋導(dǎo)入

當(dāng)你創(chuàng)建的模塊與標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的模塊同名時(shí)，如果你導(dǎo)入這個(gè)模塊，就會(huì)出現(xiàn)覆蓋導(dǎo)入。舉個(gè)例子，創(chuàng)建一個(gè)名叫math.py的文件，在其中寫(xiě)入如下代碼：

import math
def square_root(number): return math.sqrt(number)
square_root(72)

現(xiàn)在打開(kāi)終端，試著運(yùn)行這個(gè)文件，你會(huì)得到以下回溯信息（traceback）：

Traceback (most recent call last): File "math.py", line 1, in  import math File "/Users/michael/Desktop/math.py", line 6, in 
 square_root(72) File "/Users/michael/Desktop/math.py", line 4, in square_root return math.sqrt(number)
AttributeError: module 'math' has no attribute 'sqrt'

這到底是怎么回事？其實(shí)，你運(yùn)行這個(gè)文件的時(shí)候，Python解釋器首先在當(dāng)前運(yùn)行腳本所處的的文件夾中查找名叫math的模塊。在這個(gè)例子中，解釋器找到了我們正在執(zhí)行的模塊，試圖導(dǎo)入它。但是我們的模塊中并沒(méi)有叫sqrt的函數(shù)或?qū)傩?，所以就拋出了AttributeError。

總結(jié)

在本文中，我們講了很多有關(guān)導(dǎo)入的內(nèi)容，但是還有部分內(nèi)容沒(méi)有涉及。PEP 302中介紹了導(dǎo)入鉤子（import hooks），支持實(shí)現(xiàn)一些非常酷的功能，比如說(shuō)直接從github導(dǎo)入。Python標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中還有一個(gè)importlib模塊，值得查看學(xué)習(xí)。