Python學習教程：你學Python多久啦？這些你都學透了嗎？

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

• 常規(guī)導入（regular imports）
• 使用from語句導入
• 相對導入（relative imports）
• 可選導入（optional imports）
• 本地導入（local imports）
• 導入注意事項

常規(guī)導入

常規(guī)導入應該是最常使用的導入方式，大概是這樣的：

import sys

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

import os, sys, time

雖然這節(jié)省了空間，但是卻違背了Python風格指南。Python風格指南建議將每個導入語句單獨成行。

有時在導入模塊時，你想要重命名這個模塊。這個功能很容易實現(xiàn)：

import sys as systemprint(system.platform)

上面的代碼將我們導入的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，但是可以用一個新的模塊名。也有某些子模塊必須要使用點標記法才能導入。

import urllib.error

這個情況不常見，但是對此有所了解總是沒有壞處的。

使用from語句導入

很多時候你只想要導入一個模塊或庫中的某個部分。我們來看看在Python中如何實現(xiàn)這點：

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)方式導入functools，那么你就必須像這樣調(diào)用lrucache：

functools.lru_cache(*args)

根據(jù)你實際的使用場景，上面的做法可能是更好的。在復雜的代碼庫中，能夠看出某個函數(shù)是從哪里導入的這點很有用的。不過，如果你的代碼維護的很好，模塊化程度高，那么只從某個模塊中導入一部分內(nèi)容也是非常方便和簡潔的。

當然，你還可以使用from方法導入模塊的全部內(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，但是這樣也會打亂你的命名空間。問題在于，你可能定義了一個與導入模塊中名稱相同的變量或函數(shù)，這時如果你試圖使用os模塊中的同名變量或函數(shù)，實際使用的將是你自己定義的內(nèi)容。因此，你最后可能會碰到一個相當讓人困惑的邏輯錯誤。標準庫中我唯一推薦全盤導入的模塊只有Tkinter。

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

你也可以采取折中方案，從一個包中導入多個項：

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

在上述代碼中，我們從os模塊中導入了5個函數(shù)。你可能注意到了，我們是通過多次從同一個模塊中導入實現(xiàn)的。當然，如果你愿意的話，你也可以使用圓括號一次性導入多個項：

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

這是一個有用的技巧，不過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。

相對導入

PEP 328介紹了引入相對導入的原因，以及選擇了哪種語法。具體來說，是使用句點來決定如何相對導入其他包或模塊。這么做的原因是為了避免偶然情況下導入標準庫中的模塊產(chǎn)生沖突。這里我們以PEP 328中給出的文件夾結構為例，看看相對導入是如何工作的：

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

在本地磁盤上找個地方創(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

接下來進入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)

打開終端，cd至mypackage包所在的文件夾，但不要進入mypackage。在這個文件夾下運行Python解釋器。我使用的是IPython，因為它的自動補全功能非常方便：

In [1]: import my_package
In [2]: my_package.subpackage1.module_xOut[2]: <module 'my_package.subpackage1.module_x' from 'my_package/subpackage1/module_x.py'>
In [3]: my_package.subpackage1.module_x.main()
spam spam spam

相對導入適用于你最終要放入包中的代碼。如果你編寫了很多相關性強的代碼，那么應該采用這種導入方式。你會發(fā)現(xiàn)PyPI上有很多流行的包也是采用了相對導入。還要注意一點，如果你想要跨越多個文件層級進行導入，只需要使用多個句點即可。不過，PEP 328建議相對導入的層級不要超過兩層。

還要注意一點，如果你往modulex.py文件中添加了if _name__ == ‘_main_’，然后試圖運行這個文件，你會碰到一個很難理解的錯誤。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，你應該會看到下面的錯誤信息：

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

如果你使用的是Python 3，錯誤信息大概是這樣的：

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

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

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

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，那么將無法使用這個包。

我們接下來談談可選導入。

可選導入（Optional imports）

如果你希望優(yōu)先使用某個模塊或包，但是同時也想在沒有這個模塊或包的情況下有備選，你就可以使用可選導入這種方式。這樣做可以導入支持某個軟件的多種版本或者實現(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，可選導入的使用很常見，是一個值得掌握的技巧。

局部導入

當你在局部作用域中導入模塊時，你執(zhí)行的就是局部導入。如果你在Python腳本文件的頂部導入一個模塊，那么你就是在將該模塊導入至全局作用域，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模塊導入至全局作用域，但我們并沒有使用這個模塊。然后，在squareroot函數(shù)中，我們將math模塊導入至該函數(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。如果我們試圖在my_pow函數(shù)中使用math，會引發(fā)NameError。試著執(zhí)行這個腳本，看看會發(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時間才能導入，如果是這樣的話，將其放在某個不經(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入。老實說，我?guī)缀鯊臎]有使用過局部導入，主要是因為如果模塊內(nèi)部到處都有導入語句，會很難分辨出這樣做的原因和用途。根據(jù)約定，所有的導入語句都應該位于模塊的頂部。

導入注意事項

在導入模塊方面，有幾個程序員常犯的錯誤。這里我們介紹兩個。

• 循環(huán)導入（circular imports）
• 覆蓋導入（Shadowed imports，暫時翻譯為覆蓋導入）

先來看看循環(huán)導入。

循環(huán)導入

如果你創(chuàng)建兩個模塊，二者相互導入對方，那么就會出現(xiàn)循環(huán)導入。例如：

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

然后在同個文件夾中創(chuàng)建另一個模塊，將其命名為b.py。

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

如果你運行任意一個模塊，都會引發(fā)AttributeError。這是因為這兩個模塊都在試圖導入對方。簡單來說，模塊a想要導入模塊b，但是因為模塊b也在試圖導入模塊a（這時正在執(zhí)行），模塊a將無法完成模塊b的導入。我看過一些解決這個問題的破解方法（hack），但是一般來說，你應該做的是重構代碼，避免發(fā)生這種情況。

覆蓋導入

當你創(chuàng)建的模塊與標準庫中的模塊同名時，如果你導入這個模塊，就會出現(xiàn)覆蓋導入。舉個例子，創(chuàng)建一個名叫math.py的文件，在其中寫入如下代碼：

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

現(xiàn)在打開終端，試著運行這個文件，你會得到以下回溯信息（traceback）：

Traceback (most recent call last): File "math.py", line 1, in <module> import math File "/Users/michael/Desktop/math.py", line 6, in <module>
 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，你運行這個文件的時候，Python解釋器首先在當前運行腳本所處的的文件夾中查找名叫math的模塊。在這個例子中，解釋器找到了我們正在執(zhí)行的模塊，試圖導入它。但是我們的模塊中并沒有叫sqrt的函數(shù)或?qū)傩?，所以就拋出了AttributeError。

總結

在本文中，我們講了很多有關導入的內(nèi)容，但是還有部分內(nèi)容沒有涉及。PEP 302中介紹了導入鉤子（import hooks），支持實現(xiàn)一些非?？岬墓δ埽热缯f直接從github導入。Python標準庫中還有一個importlib模塊，值得查看學習。