Question

到现在为止，本书已经讲到了“导入模块”，而实际上没有介绍这个名词的意义。我们将会在第五部分深入学习模块和较大的程序架构，但是由于导入同时也是一种启动程序的方法，为了能够入门，这一节将会介绍一些模块的基础知识。

用简单的术语来讲，每一个以扩展名py结尾的Python源代码文件都是一个模块。其他的文件可以通过导入一个模块读取这个模块的内容。导入从本质上来讲，就是载入另一个文件，并能够读取那个文件的内容。一个模块的内容通过这样的属性（这个术语我们将会在下一节定义）能够被外部世界使用。

这种基于模块的方式使模块变成了Python程序架构的一个核心概念。更大的程序往往以多个模块文件的形式出现，并且导入了其他模块文件的工具。其中的一个模块文件设计成主文件，或叫做顶层文件（就是那个启动后能够运行整个程序的文件）。

我们将会对这样的架构问题有更深入的探索。本章最关心的是被载入的文件通过导入操作最终可运行代码。正是如此，导入文件是另一种运行文件的方法。

例如，如果开始一个交互对话（从系统命令行、从开始菜单或者在IDLE中），你可以运行之前创建的文件script1.py，通过简单的import来实现(确保删除了在上一节中添加的input行，或者你无缘无故地需要按Enter键)。

这可以运行，但是在默认情况下，只是在每次会话的第一次运行（真的，不信你可以试一下）。在第一次导入之后，其他的导入都不会再工作，甚至在另一个窗口中改变并保存了模块的源代码文件也不行。

这是有意设计的结果。导入是一个开销很大的操作，以至于每个文件、每个程序运行不能够重复多于一次。当你学习第21章时会了解，导入必须找到文件，将其编译成字节码，并且运行代码。

但是如果真的想要Python在同一次会话中再次运行文件（不停止和重新启动会话），需要调用imp标准库模块中可用的reload函数（这个函数也是一个Python 2.6内置函数，但在Python 3.0中不是内置的）。

这里的from语句直接从一个模块中复制出一个名字（稍后更详细地介绍）。reload函数载入并运行了文件最新版本的代码，如果已经在另一个窗口中修改并保存了它，那将反映出修改变化。

这允许你在当前交互会话的过程中编辑并改进代码。例如，这次会话中，在第一个import和reload调用这段时间里，在script1.py中的第二个打印语句在另一个窗口中改成了2**16。

reload函数希望获得的参数是一个已经加载了的模块对象的名称，所以如果在重载之前,请确保已经成功地导入了这个模块。值得注意的是，reload函数在模块对象的名称前还需要括号，import则不需要。reload是一个被调用的函数，而import是一个语句。

这也就是为什么你必须把模块名称传递给reload函数作为括号中的参数，并且这也是在重载时得到了额外的一行输出的原因。最后一行输出是reload调用后的返回值的打印显示，reload函数的返回值是一个Python模块对象。函数将会在第16章介绍。

注意：版本差异提示：Python 3.0把reload内置函数移到了imp标准库模块中。它仍然像以前一样重载文件，但是，必须导入它才能使用。在Python 3.0中，运行import imp并使用imp.reload(M)，或者像这里所示的，运行from imp import并使用reload(M)。我们将在下一节介绍import和from语句，并且在本书稍后更加正式地讨论这些内容。

如果你在使用Python 2.6（或者是更常见的2.X），reload可以作为内置函数使用，因此，不需要导入。在Python 2.6中，reload可以以两种形式使用，内置函数或者模块函数，这有助于向Python 3.0的转换。换句话说，在Python 3.0中仍然可以使用重载，但是需要一行额外的代码来导入对reload的调用。

向Python 3.0迁移，可能部分动机是由一些众所周知的问题所引起的，这些问题包括我们将在下一节讨论的reload和from语句。简而言之，用一个from载入的名字不会通过一个reload直接更新，但是，用一条import语句访问的名字则会。如果你的名字似乎不会在一次重载后改变，尝试使用import和module.attribute名称引用。

模块的显要特性：属性

导入和重载提供了一种自然的程序启动的选择，因为导入操作将会在最后一步执行文件。从更宏观的角度来看，模块扮演了一个工具库的角色，这将在第五部分学到。从一般意义上来说，模块往往就是变量名的封装，被认作是命名空间。在一个包中的变量名就是所谓的属性：也就是说，属性就是绑定在特定的对象上的变量名（就像一个模块）。

在典型的应用中，导入者得到了模块文件中在顶层所定义的所有变量名。这些变量名通常被赋值给通过模块函数、类、变量以及其他被导出的工具。这些往往都会在其他文件或程序中使用。表面上来看，一个模块文件的变量名可以通过两个Python语句读取——import和from，以及reload调用。

为了讲清楚，请使用文本编辑器创建一个名为myfile.py的单行的Python模块文件，其内容如下所示：

这也许是世界上最简单的Python模块文件之一了（它只包含了一行赋值语句），但是它已经足够讲明白基本的要点。当文件导入时，它的代码运行并生成了模块的属性。这个赋值语句创建了一个名为title的模块的属性。

可以通过两种不同的办法从其他组件获得这个模块的title属性。第一种，你可以通过使用一个import语句将模块作为一个整体载入，并使用模块名后跟一个属性名来获取它：

一般来说，这里的点号表达式代表了object.attribute的语法，可以从任何的object中取出其任意的属性，并且这是Python代码中的一个常用操作。在这里，我们已经使用了它去获取在模块myfile中的一个字符串变量title，即myfile.title。

作为替代方案，可以通过这样的语句从模块文件中获得（实际上是复制）变量名：

就像今后看到的更多细节一样，from和import很相似，只不过增加了对载入组件的变量名的额外的赋值。从技术上讲，from复制了模块的属性，以便属性能够成为接收者的直接变量。因此，能够直接以title（一个变量）引用导入字符串而不是myfile.title（一个属性）引用^[1]。

无论使用的是import还是from去执行导入操作，模块文件myfile.py的语句都会执行，并且导入的组件（对应这里是交互提示模式）在顶层文件中得到了变量名的读取权。也许在这个简单的例子中只有一个变量名（变量title被赋值给一个字符串），但是如果开始在模块中定义对象，例如，函数和类时，这个概念将会很有用。这样一些对象就变成了可重用的组件，可以通过变量名被一个或多个客户端模块读取。

在实际应用中，模块文件往往定义了一个以上的可被外部文件使用的变量名。下面这个例子中定义了三个变量名：

文件treenames.py，给三个变量赋值，并对外部世界生成了三个属性。这个文件并且在一个print语句中使用它自有的三个变量，就像在将其作为顶层文件运行时看到的结果一样：

所有的这个文件的代码运行起来就和第一次从其他地方导入（无论是通过import或者from）后一样。这个文件的客户端通过import得到了具有属性的模块，而客户端使用from时，则会获得文件变量名的复本。

这里的结果打印在括号中，因为它们实际上是元组（本书的下一部分介绍的一种对象）；目前我们可以暂时忽略它们。

一旦你开始就像这里一样在模块文件编写多个变量名，内置的dir函数开始发挥作用了。你可以使用它来获得模块内部的可用的变量名的列表。下面代码返回了一个Python字符串列表（我们将从下一章开始学习列表）：

我们在Python 3.0和Python 2.6中分别运行它，较早的Python可能返回较少的名字。当dir函数就像这个例子一样，通过把导入模块的名称传至括号里，进行调用后，它将返回这个模块内部的所有属性。其中返回的一些变量名是“免费”获得的：一些以双下划线开头并结尾的变量名，这些通常都是由Python预定义的内置变量名，对于解释器来说有特定的意义。那些通过代码赋值而定义的变量（a、b和c）在dir结果的最后显示。

模块和命名空间

模块导入是一种运行代码文件的方法，但是就像稍后我们即将在本书中讨论的那样，模块同样是Python程序最大的程序结构。

一般来说，Python程序往往由多个模块文件构成，通过import语句连接在一起。每个模块文件是一个独立完备的变量包，即一个命名空间。一个模块文件不能看到其他文件定义的变量名，除非它显式地导入了那个文件，所以模块文件在代码文件中起到了最小化命名冲突的作用。因为每个文件都是一个独立完备的命名空间，即使在它们拼写相同的情况下，一个文件中的变量名是不会与另一个文件中的变量冲突的。

实际上，就像你将看到的那样，正是由于模块将变量封装为不同部分，Python具有了能够避免命名冲突的优点。我们将会在本书后面章节讨论模块和其他的命名空间结构（包括类和函数的作用域）。就目前而言，模块是一个不需要重复输入而可以反复运行代码的方法。

注意：import VS from：我应该指出，from语句在某种意义上战胜了模块的名称空间分隔的目的，因为from把变量从一个文件复制到另一个文件，这可能导致在导入的文件中相同名称的变量被覆盖（并且，如果发生这种情况的话，不会为你给出警告）。这根本上会导致名称空间重叠到一起，至少在复制的变量上会重叠。

因此，有些人建议使用import而不是from。然而，我不建议这么做，不仅因为from更短，而且因为它传说中的问题在实际中几乎不是问题。此外，这是由你来控制的问题，可以在from中列出想要的变量；只要你理解它们将是要赋的值，这不会比编写赋值语句更危险，而赋值是你可能想要使用的另一功能。

[1]注意，import和from列出模块名时，都是使用myfile，没有.py后缀。到了第五部分，你就会学到，当Python寻找实际文件时，知道在搜索程序中加上后缀名。然而，系统shell命令行中，一定要记得加上后缀名，但是import语句中则不用。