1. 模块和包(module&package)

1.1. 模块(module)

1.为什么需要模块?

比如你用Python实现的一些功能（python代码），但是离开了Python解释器，就丢失了这些功能，所以用.py文件保存下来；进而你可以使用专业的编辑器来编写程序，把保存好的文件输入Python解释器来运行；更进而将复杂的程序拆分为多个.py文件，不仅便于维护，而且复用其中的功能，比如复用这些功能时只需要import它们，而不需要重复拷贝代码。所有的这一切就是模块的功能，可以认为一个.py文件就是一个模块。

2.模块的定义？

模块是包含Python定义和声明的文件，文件的名称就是模块名称加上.py后缀。

3.模块举例

fibo模块(fibo.py)是一个实现Fibonacci功能的模块。

   1 # Fibonacci numbers module
   2 def fib(n): # write Fibonacci series up to n
   3  . a, b = 0, 1
   4  while b < n:
   5   . print b, a, b = b, a+b
   6 def fib2(n): # return Fibonacci series up to n
   7  . result = []
   8  . a, b = 0, 1
   9   . while b < n:
  10   .  . result.append(b) a, b = b, a+b
  11  . return result

在Python解释器中，使用import fibo导入fibo模块，使用fibo.fib(1000)来调用函数，也可以用fib = fibo.fib将模块函数赋值到本地函数。

>>> import fibo
>>> fibo.fib(1000)
1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987
>>> fibo.fib2(100)
[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]
>>> fibo.__name__
'fibo'
>>> fib = fibo.fib
>>> fib(500)
 . 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

4.搜寻模块的路径

当你import fibo，Python解释器先在当前目录下搜寻fibo.py文件，如果没有找到，会依次在$PYTHONPATH指示的所有路径中搜寻。$PYTHONPATH的设定方法与$PATH是一样的，即多个目录路径的字符串。事实上，模块的搜寻路径是依照sys.path变量（多个路径组成的list变量）。当Python解释器启动时，会将当前目录、$PYTHONPATH、以及按照安装时设定的一些目录加入到sys.path变量中。所以可以修改这些参数来控制搜寻模块的路径。

1.2. 包(Packages)

1.为什么需要包？

包是一种采用"."组织模块命名空间的方式。比如模块名称A.B表示是表示A 包中的模块 B。这种命名空间的组织方式能够避免不同模块命名的冲突。

2.包的组织方式

假设你需要设计一组模块来处理声音文件和声音数据，就是如何组织一个包。由于存在多个不同声音格式的文件，你需要一个随时能增加新模块的包来处理新增的声音格式。另外还需要对声音进行各种不同处理（例如混声、加回音、加入平衡、加入人工音效等），所以还需要另写一些模块来作这些处理。下面这个结构可能符合你设计的包:

Sound/                          Top-level package
      __init__.py               Initialize the sound package
      Formats/                  Subpackage for file format conversions
              __init__.py
              wavread.py
              wavwrite.py
              aiffread.py
              aiffwrite.py
              auread.py
              auwrite.py
              ...
      Effects/                  Subpackage for sound effects
              __init__.py
              echo.py
              surround.py
              reverse.py
              ...
      Filters/                  Subpackage for filters
              __init__.py
              equalizer.py
              vocoder.py
              karaoke.py
              ...

init.py是必须的，帮助Python将该目录识别为包。在最简单的例子中，init.py是一个空文件。当然你也可以让init.py做一些包的初始化动作，或者设定all变量。

3.如何使用？

可以在package中import一个模块来使用，例如： import Sound.Effects.echo 使用这个模块,必须使用完整的名字来调用，例如： Sound.Effects.echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4) 另一种替代方法如： from Sound.Effects import echo 不同的是，不需要包前缀，如下： echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4) 另一种直接导入你需要的函数和变量的方法： from Sound.Effects.echo import echofilter 使用方法如下： echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)

4.from Sound.Effects import * 会怎么样？

理想情况下，我们可能期望会搜寻整个package目录，然后搜寻所有的module并且一一import。但是，在Mac以及Windows平台下，文件的名称大小写不一致，所以无法保证所有的module被import。
所以唯一解决的方法就是package的作者，要提供一个明确索引给使用package的人。如果遵守该习惯的话，当用package的人在import的时候使用from Sound.Effects import *，就会查找package中的init.py中的all这个list变量，该list就包含所有应该被import进来的module名称。
身为Package的作者有责任维护更新init.py。以Sounds/Effects/init.py为例：
all = echo", "surround", "reverse 表示from Sound.Effects import * 会import 这三个module。
如果没有定义all，from Sound.Effects import *不会保证所有的子module被导入。所以要么通过init.py，要么显式地import保证子module被导入。例如：

 import Sound.Effects.echo
 import Sound.Effects.surround
 from Sound.Effects import *

值得注意的是import *不被鼓励，因为这样会降低程序的可读性，虽然有时会减少一些打字，而且有些module在设计时故意只让某些特别的名称可以被使用。最后，使用from Package import specific_submodule没有任何不对，除非你的module名称和其他名称冲突，将采用如下方式： from Package import specific_submodule as specific_submodule_alias