Python import过程解析

本文深入解析了Python中的模块与包的概念,详细阐述了各种import语句的使用方法及其执行过程,包括import module、from module import var/class、import package、from package import module以及from package.module import var/class等,并指出了常见的错误用法。

● 模块与包

模块:一个.py文件
包:一个文件夹,里面一定包括一个__init__.py文件,可能包括子包和模块

● import module

# module.py
a = 1
print('module.py')
# test.py
import module
print(module.a)

执行test.py,运行结果:

module.py
1

结论:import module 即运行模块里的全部代码

● from module import var/class

# module.py
a = 1
print(module.py)
class c:
	def __init__(self):
		print('class init')
# test.py
from module import a
print(a)
from module import c
c()

执行test.py,运行结果:

1
class init

结论:from module import var/class 就是从模块里单独引入一个变量/类,而不执行模块内其他语句

● import package

# package/module.py
a = 1
print('module.py')
class c:
	def __init__(self):
		print('class init')
# package/__init__.py
print('__init__.py')
var_in_init = 2
# test.py
import package
print(package.var_in_init)

执行test.py,运行结果:

__init__.py
2

结论:import package 就相当于引入包内的__init__模块

● from package import module

# package/module.py
a = 1
print('module.py')
class c:
	def __init__(self):
		print('class init')
# package/__init__.py
print('__init__.py')
var_in_init = 2
# test.py
from package import module
print(module.a)
module.c()

执行test.py,运行结果:

module.py
1
class init

结论:from package import module 相当于上面说的引入模块

● from package(.sub_package).module import var/class

# package/module.py
a = 1
print('module.py')
class c:
	def __init__(self):
		print('class init')
# package/__init__.py
print('__init__.py')
var_in_init = 2
# test.py
from package.module import a
print(a)
from package.module import c
c()

执行test.py,运行结果:

1
class init

结论:from package(.sub_package).module import var/class 就相当于上面说的 from module import var/class

● 错误用法

经过测试,以下语句执行时会发生错误:

  • import package; print(package.module.var/class)
### Python 中 `import` 语句的工作原理 #### 加载模块 当执行 `import` 语句时,解释器会按照一定的顺序查找并加载指定的模块。这个过程涉及到多个阶段: - **名称解析**:首先尝试找到与给定名字相匹配的模块文件。这通常是在当前目录以及环境变量 `PYTHONPATH` 所定义的位置中寻找 `.py` 文件或其他支持的形式如共享库等[^1]。 - **编译字节码**:如果找到了源代码形式的模块,则将其转换成更高效的内部表示方式即字节码,并保存在一个具有相同前缀但扩展名为`.pyc` 的缓存文件里以便下次更快地读取[^2]。 - **初始化对象空间**:一旦成功定位到目标模块之后,就会创建一个新的命名空间来存储该模块内的所有属性和方法;同时也会调用模块级别的可执行语句完成必要的初始化工作。 #### 导入机制细节 对于不同类型的导入指令有不同的处理逻辑: - **简单导入 (`import module_name`)** 此种情况下只会引入整个模块作为一个整体,在访问其成员之前还需要通过点号`.` 来指明所属关系,比如 `module_name.function()` 或者 `module_name.classname.method()` 。这种方式有助于保持全局作用域整洁并且减少潜在冲突的可能性。 ```python import math result = math.sqrt(9) ``` - **按需导入 (`from package_or_module import item(s)`)** 可以直接将所需组件带入当前上下文中从而简化后续引用路径。注意这样做可能会污染局部命名空间所以应当谨慎选择要引入的内容。 ```python from datetime import date today = date.today() ``` - **别名化 (`as alias`)** 改变所导入实体的名字可以帮助区分同名项或是缩短冗长的标准称呼使得程序更加易读。 ```python import numpy as np array = np.array([1, 2, 3]) ``` #### 动态导入特性 除了静态声明式的导入外,Python还提供了动态加载的功能允许运行期间有条件地获取资源。例如利用内置函数 `__import__()`, 更推荐的方式是从标准库中的 `importlib` 获取相应功能来进行此类操作。 ```python # 使用 importlib 进行动态导入 import importlib random_module = importlib.import_module('random') number = random_module.randint(1, 10) ```
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