編寫(xiě)模塊

在本章之前，python還沒(méi)有顯示出太突出的優(yōu)勢(shì)。本章開(kāi)始，讀者就會(huì)越來(lái)越感覺(jué)到python的強(qiáng)大了。這種強(qiáng)大體現(xiàn)在“模塊自信”上，因?yàn)閜ython不僅有很強(qiáng)大的自有模塊（稱之為標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)），還有海量的第三方模塊，任何人還都能自己開(kāi)發(fā)模塊，正是有了這么強(qiáng)大的“模塊自信”，才體現(xiàn)了python的優(yōu)勢(shì)所在。并且這種方式也正在不斷被更多其它語(yǔ)言所借鑒。

“模塊自信”的本質(zhì)是：開(kāi)放。

python不是一個(gè)封閉的體系，是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)。開(kāi)放系統(tǒng)的最大好處就是避免了“熵增”。

熵的概念是由德國(guó)物理學(xué)家克勞修斯于1865年（這一年李鴻章建立了江南機(jī)械制造總局，美國(guó)廢除奴隸制，林肯總統(tǒng)遇刺身亡，美國(guó)南北戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束。）所提出。是一種測(cè)量在動(dòng)力學(xué)方面不能做功的能量總數(shù)，也就是當(dāng)總體的熵增加，其做功能力也下降，熵的量度正是能量退化的指標(biāo)。

熵亦被用于計(jì)算一個(gè)系統(tǒng)中的失序現(xiàn)象，也就是計(jì)算該系統(tǒng)混亂的程度。

根據(jù)熵的統(tǒng)計(jì)學(xué)定義， 熱力學(xué)第二定律說(shuō)明一個(gè)孤立系統(tǒng)的傾向于增加混亂程度。換句話說(shuō)就是對(duì)于封閉系統(tǒng)而言，會(huì)越來(lái)越趨向于無(wú)序化。反過(guò)來(lái)，開(kāi)放系統(tǒng)則能避免無(wú)序化。

回憶過(guò)去

在本教程的《語(yǔ)句(1)》中，曾經(jīng)介紹了import語(yǔ)句，有這樣一個(gè)例子：

>>> import math
>>> math.pow(3,2)
9.0

這里的math就是一個(gè)模塊，用import引入這個(gè)模塊，然后可以使用模塊里面的函數(shù)，比如這個(gè)pow()函數(shù)。顯然，這里我們是不需要自己動(dòng)手寫(xiě)具體函數(shù)的，我們的任務(wù)就是拿過(guò)來(lái)使用。這就是模塊的好處：拿過(guò)來(lái)就用，不用自己重寫(xiě)。

模塊是程序

這個(gè)標(biāo)題，一語(yǔ)道破了模塊的本質(zhì)，它就是一個(gè)擴(kuò)展名為.py的python程序。我們能夠在應(yīng)該使用它的時(shí)候?qū)⑺眠^(guò)來(lái)，節(jié)省精力，不需要重寫(xiě)雷同的代碼。

但是，如果我自己寫(xiě)一個(gè).py文件，是不是就能作為模塊import過(guò)來(lái)呢？還不那么簡(jiǎn)單。必須得讓python解釋器能夠找到你寫(xiě)的模塊。比如：在某個(gè)目錄中，我寫(xiě)了這樣一個(gè)文件：

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8

lang = "python"

并把它命名為pm.py，那么這個(gè)文件就可以作為一個(gè)模塊被引入。不過(guò)由于這個(gè)模塊是我自己寫(xiě)的，python解釋器并不知道，我得先告訴它我寫(xiě)了這樣一個(gè)文件。

>>> import sys
>>> sys.path.append("~/Documents/VBS/StartLearningPython/2code/pm.py")

用這種方式就是告訴python解釋器，我寫(xiě)的那個(gè)文件在哪里。在這個(gè)告訴方法中，也用了一個(gè)模塊import sys，不過(guò)由于sys模塊是python被安裝的時(shí)候就有的，所以不用特別告訴，python解釋器就知道它在哪里了。

上面那個(gè)一長(zhǎng)串的地址，是ubuntu系統(tǒng)的地址格式，如果讀者使用的windows系統(tǒng)，請(qǐng)寫(xiě)你所保存的文件路徑。

>>> import pm
>>> pm.lang
'python'

本來(lái)在pm.py文件中，有一個(gè)變量lang = "python"，這次它作為模塊引入（注意作為模塊引入的時(shí)候，不帶擴(kuò)展名），就可以通過(guò)模塊名字來(lái)訪問(wèn)變量pm.py，當(dāng)然，如果不存在的屬性這么去訪問(wèn)，肯定是要報(bào)錯(cuò)的。

>>> pm.xx
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'module' object has no attribute 'xx'

請(qǐng)讀者回到pm.py文件的存儲(chǔ)目錄，是不是多了一個(gè)擴(kuò)展名是.pyc的文件？如果不是，你那個(gè)可能是外星人用的python。

解釋器，英文是：interpreter，港臺(tái)翻譯為：直譯器。在python中，它的作用就是將.py的文件轉(zhuǎn)化為.pyc文件，而.pyc文件是由字節(jié)碼(bytecode)構(gòu)成的，然后計(jì)算機(jī)執(zhí)行.pyc文件。關(guān)于這方面的詳細(xì)解釋，請(qǐng)參閱維基百科的詞條：直譯器

不少人喜歡將這個(gè)世界簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化再簡(jiǎn)化。比如人，就分為好人還壞人，比如編程語(yǔ)言就分為解釋型和編譯型，不但如此，還將兩種類型的語(yǔ)言分別貼上運(yùn)行效率高低的標(biāo)簽，解釋型的運(yùn)行速度就慢，編譯型的就快。一般人都把python看成解釋型的，于是就得出它運(yùn)行速度慢的結(jié)論。不少人都因此上當(dāng)受騙了，認(rèn)為python不值得學(xué)，或者做不了什么“大事”。這就是將本來(lái)復(fù)雜的多樣化的世界非得劃分為“黑白”的結(jié)果。這種喜歡用“非此即彼”的思維方式考慮問(wèn)題的現(xiàn)象可以說(shuō)在現(xiàn)在很常見(jiàn)，比如一提到“日本人”，除了蒼老師，都該殺，這基本上是小孩子的思維方法，可惜在某個(gè)過(guò)度內(nèi)大行其道。

世界是復(fù)雜的，“敵人的敵人就是朋友”是幼稚的，“一分為二”是機(jī)械的。當(dāng)然，蒼老師是德藝雙馨的。

就如同剛才看到的那個(gè).pyc文件一樣，當(dāng)python解釋器讀取了.py文件，先將它變成由字節(jié)碼組成的.pyc文件，然后這個(gè).pyc文件交給一個(gè)叫做python虛擬機(jī)的東西去運(yùn)行（那些號(hào)稱編譯型的語(yǔ)言也是這個(gè)流程，不同的是它們先有一個(gè)明顯的編譯過(guò)程，編譯好了之后再運(yùn)行）。如果.py文件修改了，python解釋器會(huì)重新編譯，只是這個(gè)編譯過(guò)程不是完全顯示給你看的。

我這里說(shuō)的比較籠統(tǒng)，要深入了解python程序的執(zhí)行過(guò)程，可以閱讀這篇文章：說(shuō)說(shuō)Python程序的執(zhí)行過(guò)程

總之，有了.pyc文件后，每次運(yùn)行，就不需要從新讓解釋器來(lái)編譯.py文件了，除非.py文件修改了。這樣，python運(yùn)行的就是那個(gè)編譯好了的.pyc文件。

是否還記得，我們?cè)谇懊鎸?xiě)有關(guān)程序，然后執(zhí)行，常常要用到if __name__ == "__main__"。那時(shí)我們寫(xiě)的.py文件是來(lái)執(zhí)行的，這時(shí)我們同樣寫(xiě)了.py文件，是作為模塊引入的。這就得深入探究一下，同樣是.py文件，它是怎么知道是被當(dāng)做程序執(zhí)行還是被當(dāng)做模塊引入？

為了便于比較，將pm.py文件進(jìn)行改造，稍微復(fù)雜點(diǎn)。

#!/usr/bin/env python
# coding=utf-8

def lang():
    return "python"

if __name__ == "__main__":
    print lang()

如以前做的那樣，可以用這樣的方式：

$ python pm.py
python

但是，如果將這個(gè)程序作為模塊，導(dǎo)入，會(huì)是這樣的：

>>> import sys
>>> sys.path.append("~/Documents/VBS/StarterLearningPython/2code/pm.py")
>>> import pm
>>> pm.lang()
'python'

因?yàn)檫@時(shí)候pm.py中的函數(shù)lang()就是一個(gè)屬性：

>>> dir(pm)
['__builtins__', '__doc__', '__file__', '__name__', '__package__', 'lang']

同樣一個(gè).py文件，可以把它當(dāng)做程序來(lái)執(zhí)行，還可以將它作為模塊引入。

>>> __name__
'__main__'
>>> pm.__name__
'pm'

如果要作為程序執(zhí)行，則__name__ == "__main__"；如果作為模塊引入，則pm.__name__ == "pm"，即變量__name__的值是模塊名稱。

用這種方式就可以區(qū)分是執(zhí)行程序還是作為模塊引入了。

在一般情況下，如果僅僅是用作模塊引入，可以不寫(xiě)if __name__ == "__main__"。

模塊的位置

為了讓我們自己寫(xiě)的模塊能夠被python解釋器知道，需要用sys.path.append("~/Documents/VBS/StarterLearningPython/2code/pm.py")。其實(shí)，在python中，所有模塊都被加入到了sys.path里面了。用下面的方法可以看到模塊所在位置：

>>> import sys
>>> import pprint
>>> pprint.pprint(sys.path)
['',
 '/usr/local/lib/python2.7/dist-packages/autopep8-1.1-py2.7.egg',
 '/usr/local/lib/python2.7/dist-packages/pep8-1.5.7-py2.7.egg',
 '/usr/lib/python2.7',
 '/usr/lib/python2.7/plat-i386-linux-gnu',
 '/usr/lib/python2.7/lib-tk',
 '/usr/lib/python2.7/lib-old',
 '/usr/lib/python2.7/lib-dynload',
 '/usr/local/lib/python2.7/dist-packages',
 '/usr/lib/python2.7/dist-packages',
 '/usr/lib/python2.7/dist-packages/PILcompat',
 '/usr/lib/python2.7/dist-packages/gtk-2.0',
 '/usr/lib/python2.7/dist-packages/ubuntu-sso-client',
 '~/Documents/VBS/StarterLearningPython/2code/pm.py']

從中也發(fā)現(xiàn)了我們自己寫(xiě)的那個(gè)文件。凡在上面列表所包括位置內(nèi)的.py文件都可以作為模塊引入。不妨舉個(gè)例子。把前面自己編寫(xiě)的pm.py文件修改為pmlib.py，然后把它復(fù)制到'/usr/lib/python2.7/dist-packages中。（這是以u(píng)buntu為例說(shuō)明，如果是其它操作系統(tǒng)，讀者用類似方法也能找到。）

$ sudo cp pm.py /usr/lib/python2.7/dist-packages/pmlib.py
[sudo] password for qw: 

$ ls /usr/lib/python2.7/dist-packages/pm*
/usr/lib/python2.7/dist-packages/pmlib.py

文件放到了指定位置?？聪旅娴模?/p>

>>> import pmlib
>>> pmlib.lang
<function lang at 0xb744372c>
>>> pmlib.lang()
'python'

也就是，要將模塊文件放到合適的位置——就是sys.path包括位置——就能夠直接用import引入了。

PYTHONPATH環(huán)境變量

將模塊文件放到指定位置是一種不錯(cuò)的方法。當(dāng)程序員都喜歡自由，能不能放到別處呢？當(dāng)然能，用sys.path.append()就是不管把文件放哪里，都可以把其位置告訴python解釋器。但是，這種方法不是很常用。因?yàn)樗灿新闊┑牡胤剑热缭诮换ツＪ较?，如果關(guān)閉了，然后再開(kāi)啟，還得從新告知。

比較常用的告知方法是設(shè)置PYTHONPATH環(huán)境變量。

環(huán)境變量，不同操作系統(tǒng)的設(shè)置方法略有差異。讀者可以根據(jù)自己的操作系統(tǒng)，到網(wǎng)上搜索設(shè)置方法。

我以u(píng)buntu為例，建立一個(gè)python的目錄，然后將我自己寫(xiě)的.py文件放到這里，并設(shè)置環(huán)境變量。

:~$ mkdir python
:~$ cd python
:~/python$ cp ~/Documents/VBS/StarterLearningPython/2code/pm.py mypm.py
:~/python$ ls
mypm.py

然后將這個(gè)目錄~/python，也就是/home/qw/python設(shè)置環(huán)境變量。

vim /etc/profile

提醒要用root權(quán)限，在打開(kāi)的文件最后增加export PATH = /home/qw/python:$PAT，然后保存退出即可。

注意，我是在~/python目錄下輸入python，進(jìn)入到交互模式：

:~$ cd python
:~/python$ python

>>> import mypm
>>> mypm.lang()
'python'

如此，就完成了告知過(guò)程。

__init__.py方法

__init__.py是一個(gè)空文件，將它放在某個(gè)目錄中，就可以將該目錄中的其它.py文件作為模塊被引用。這個(gè)具體應(yīng)用參見(jiàn)用tornado做網(wǎng)站(2)