Основные стандартные модули Python

Одним из важных преимуществ языка Python является наличие большой библиотеки модулей и пакетов, входящих в стандартную поставку. Как говорят, к Python "приложены батарейки".

Понятие модуля

Перед тем как приступить к изучению модулей стандартной библиотеки, необходимо определить то, что в Python называется модулем.

В соответствии с модульным подходом к программированию большая задача разбивается на несколько более мелких, каждую из которых (в идеале) решает отдельный модуль. В разных методологиях даются различные ограничения на размер модулей, однако при построении модульной структуры программы важнее составить такую композицию модулей, которая позволила бы свести к минимуму связи между ними. Набор классов и функций, имеющий множество связей между своими элементами, было бы логично расположить в одном модуле. Есть и еще одно полезное замечание: модули должно быть легче использовать, чем написать заново. Это значит, что модуль должен иметь удобный интерфейс: набор функций, классов и констант, который он предлагает своим пользователям.

В языке Python набор модулей, посвященных одной проблеме, можно поместить в пакет. Хорошим примером такого пакета является пакет xml, в котором собраны модули для различных аспектов обработки XML.

В программе на Python модуль представлен объектом-модулем, атрибутами которого являются имена, определенные в модуле:

>>> import datetime
>>> d1 = datetime.date(2004, 11, 20)

В данном примере импортируется модуль datetime. В результате работы оператора import в текущем пространстве имен появляется объект с именем datetime.

Модули для использования в программах на языке Python по своему происхождению делятся на обычные (написанные на Python) и модули расширения, написанные на другом языке программирования (как правило, на C). С точки зрения пользователя они могут отличаться разве что быстродействием. Бывает, что в стандартной библиотеке есть два варианта модуля: на Python и на C. Таковы, например, модули pickle и cPickle. Обычно модули на Python в чем-то гибче, чем модули расширения.

Модули в Python

Модуль оформляется в виде отдельного файла с исходным кодом. Стандартные модули находятся в каталоге, где их может найти соответствующий интерпретатор языка. Пути к каталогам, в которых Python ищет модули, можно увидеть в значении переменной sys.path:

>>> sys.path
['', '/usr/local/lib/python23.zip', '/usr/local/lib/python2.3', 
'/usr/local/lib/python2.3/plat-linux2', '/usr/local/lib/python2.3/lib-tk', 
'/usr/local/lib/python2.3/lib-dynload', 
'/usr/local/lib/python2.3/site-packages']

В последних версиях Python модули можно помещать и в zip-архивы для более компактного хранения (по аналогии с jar-архивами в Java).

При запуске программы поиск модулей также идет в текущем каталоге. (Нужно внимательно называть собственные модули, чтобы не было конфликта имен со стандартными или дополнительно установленными модулями.)

Подключение модуля к программе на Python осуществляется с помощью оператора import. У него есть две формы: import и from-import:

import os
import pre as re
from sys import argv, environ
from string import *

С помощью первой формы с текущей областью видимости связывается только имя, ссылающееся на объект модуля, а при использовании второй - указанные имена (или все имена, если применена * ) объектов модуля связываются с текущей областью видимости. При импорте можно изменить имя, с которым объект будет связан, с помощью as. В первом случае пространство имен модуля остается в отдельном имени и для доступа к конкретному имени из модуля нужно применять точку. Во втором случае имена используются так, как если бы они были определены в текущем модуле:

os.system("dir")
digits = re.compile("\d+")
print argv[0], environ

Повторный импорт модуля происходит гораздо быстрее, так как модули кэшируются интерпретатором. Загруженный модуль можно загрузить еще раз (например, если модуль изменился на диске) с помощью функции reload():

import mymodule
. . .
reload(mymodule)

Однако в этом случае все объекты, являющиеся экземплярами классов из старого варианта модуля, не изменят своего поведения.

При работе с модулями есть и другие тонкости. Например, сам процесс импорта модуля можно переопределить. Подробнее об этом можно узнать в оригинальной документации.