Moduli e Pacchetti

Nel campo della programmazione, un modulo è un pezzo di software che ha una funzionalità specifica. Ad esempio, quando si costruisce un gioco di ping pong, un modulo può essere responsabile della logica di gioco e un altro modulo disegna il gioco sullo schermo. Ogni modulo è composto da un file diverso, che può essere modificato separatamente.

Scrivere moduli

I moduli in Python sono semplicemente file Python con estensione .py. Il nome del modulo è lo stesso del nome del file. Un modulo Python può avere un set di funzioni, classi o variabili definite e implementate. L'esempio sopra include due file:

mygame/

• mygame/game.py

• mygame/draw.py

Lo script Python game.py implementa il gioco. Utilizza la funzione draw_game dal file draw.py, o in altre parole, il modulo draw che implementa la logica per il disegno del gioco sullo schermo.

I moduli vengono importati da altri moduli usando il comando import. In questo esempio, il script game.py potrebbe apparire così:

Il modulo draw può apparire così:

In questo esempio, il modulo game importa il modulo draw, il che gli consente di utilizzare funzioni implementate in quel modulo. La funzione main utilizza la funzione locale play_game per eseguire il gioco, e poi disegna il risultato del gioco usando una funzione implementata nel modulo draw chiamata draw_game. Per utilizzare la funzione draw_game dal modulo draw, dobbiamo specificare in quale modulo è implementata la funzione, usando l'operatore punto. Per referenziare la funzione draw_game dal modulo game, dobbiamo importare il modulo draw e poi chiamare draw.draw_game().

Quando il direttivo import draw viene eseguito, l'interprete Python cerca un file nella directory in cui è stato eseguito lo script con il nome del modulo e un suffisso .py. In questo caso cercherà draw.py. Se viene trovato, verrà importato. Se non viene trovato, continuerà a cercare nei moduli incorporati.

Potresti aver notato che quando si importa un modulo, viene creato un file .pyc. Questo è un file Python compilato. Python compila i file in bytecode di Python in modo da non dover analizzare i file ogni volta che vengono caricati i moduli. Se esiste un file .pyc, viene caricato invece del file .py. Questo processo è trasparente per l'utente.

Importare oggetti del modulo nel namespace corrente

Un namespace è un sistema in cui ogni oggetto è nominato e può essere accessibile in Python. Importiamo la funzione draw_game nel namespace dello script principale usando il comando from.

Potresti aver notato che in questo esempio, il nome del modulo non precede draw_game, perché abbiamo specificato il nome del modulo usando il comando import.

Il vantaggio di questa notazione è che non devi referenziare il modulo più e più volte. Tuttavia, un namespace non può avere due oggetti con lo stesso nome, quindi il comando import può sostituire un oggetto esistente nel namespace.

Importare tutti gli oggetti da un modulo

Puoi utilizzare il comando import * per importare tutti gli oggetti in un modulo in questo modo:

Questo potrebbe essere un po' rischioso poiché le modifiche nel modulo possono influenzare il modulo che lo importa, ma è più breve e non ti richiede di specificare ogni oggetto che vuoi importare dal modulo.

Nome di importazione personalizzato

I moduli possono essere caricati con qualsiasi nome tu voglia. Questo è utile quando si importa un modulo condizionalmente per usare lo stesso nome nel resto del codice.

Ad esempio, se hai due moduli draw con nomi leggermente diversi, puoi fare quanto segue:

Inizializzazione del modulo

La prima volta che un modulo viene caricato in uno script Python in esecuzione, viene inizializzato eseguendo il codice nel modulo una volta sola. Se un altro modulo nel tuo codice importa ancora lo stesso modulo, non verrà caricato di nuovo, quindi le variabili locali all'interno del modulo agiscono come un "singleton", il che significa che sono inizializzate una sola volta.

Puoi poi usare questo per inizializzare oggetti. Ad esempio:

Estendere il percorso di caricamento dei moduli

Ci sono un paio di modi per dire all'interprete Python dove cercare i moduli, oltre alla directory locale predefinita e ai moduli incorporati. Puoi usare la variabile d'ambiente PYTHONPATH per specificare directory aggiuntive in cui cercare i moduli in questo modo:

Questo esegue game.py e permette allo script di caricare moduli dalla directory foo, oltre che dalla directory locale.

Puoi anche usare la funzione sys.path.append. Eseguila prima del comando import:

Ora la directory foo è stata aggiunta all'elenco dei percorsi in cui vengono cercati i moduli.

Esplorare i moduli incorporati

Consulta l'elenco completo dei moduli incorporati nella libreria standard di Python qui.

Due funzioni molto importanti tornano utili quando si esplorano moduli in Python: le funzioni dir e help.

Per importare il modulo urllib, che ci permette di creare dati di lettura da URL, importiamo il modulo:

Possiamo cercare quali funzioni sono implementate in ogni modulo usando la funzione dir:

Quando troviamo la funzione nel modulo che vogliamo utilizzare, possiamo leggere di più al riguardo con la funzione help, usando l'interprete Python:

Scrivere pacchetti

I pacchetti sono namespace contenenti più pacchetti e moduli. Sono solo directory, ma con determinati requisiti.

Ogni pacchetto in Python è una directory che DEVE contenere un file speciale chiamato __init__.py. Questo file, che può essere vuoto, indica che la directory in cui si trova è un pacchetto Python. In questo modo può essere importato allo stesso modo di un modulo.

Se creiamo una directory chiamata foo, che rappresenta il nome del pacchetto, possiamo poi creare un modulo all'interno di quel pacchetto chiamato bar. Quindi aggiungiamo il file __init__.py all'interno della directory foo.

Per utilizzare il modulo bar, possiamo importarlo in due modi:

oppure:

Nel primo esempio sopra, dobbiamo usare il prefisso foo ogni volta che accediamo al modulo bar. Nel secondo esempio, non lo facciamo, perché abbiamo importato il modulo nel namespace del nostro modulo.

Il file __init__.py può anche decidere quali moduli il pacchetto esporta come API, mantenendo altri moduli interni, sovrascrivendo la variabile __all__ in questo modo:

Esercizio

In questo esercizio, stampa un elenco ordinato alfabeticamente di tutte le funzioni nel modulo re che contengono la parola find.

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