Learning Objectives
- 定義模組（module）：一個 .py 檔就是一個模組
- 使用模組：import、import ... as、from ... import
- 用 dir() 查看模組裡定義了哪些名稱
- __name__ 內建變數的用法：分辨「直接執行」與「被匯入」
為什麼需要模組
程式越寫越長，全部塞在同一個檔案裡會很難找、也很難重複使用。模組（module）
就是把相關的函數、類別與變數放在同一個 .py 檔，其他程式要用時再匯入。
- 模組名稱＝檔名去掉
.py：support.py就是support模組 - 模組可以定義函數、類別、變數，也可以有直接執行的程式碼
- 你已經用過不少模組：
math、random都是 Python 標準函式庫的模組
本課的範例會在工作目錄先放好 support.py、bmi.py 這些模組檔，你可以在「檔案」分頁看到它們的內容。
動畫播放時，記憶體區的框架標題如果標示 support.py，代表那一步正在執行模組裡的程式。
import：匯入整個模組
import support 會在模組搜尋路徑找到 support.py，從頭執行一次，然後在主程式建立一個名稱 support 指向這個模組。注意：第二次 import support 時，執行箭頭有沒有再跑進 support.py？
import ... as 與 from ... import
import support as sp 幫模組取別名；from support import show_name 則把 show_name 這個名稱直接放進主程式，呼叫時不必加前綴。看右邊主程式的變數：sp 指向模組，show_name 指向函數。最後自己定義同名函數時，show_name 指向的東西換掉了。
三種匯入寫法比較
| 寫法 | 之後怎麼用 | 適合的情況 |
|---|---|---|
import support |
support.show_name('Rose') |
一般情況；看得出名稱來自哪個模組 |
import support as sp |
sp.show_name('Rose') |
模組名稱很長，例如 import numpy as np |
from support import show_name |
show_name('Rose') |
只需要模組裡的少數幾個名稱 |
from support import * |
show_name('Rose') |
方便但要小心：所有名稱都倒進來，容易蓋掉同名的變數 |
不論
import幾次、用哪一種寫法，同一個模組只會載入一次；之後的 import 只是取用已經載入的模組。
dir()：模組裡有哪些名稱
dir(模組) 傳回模組內定義的所有名稱，是排序過的串列（list）。__ 開頭結尾的是 Python 自動加的系統名稱，例如 __name__、__doc__。
想一想：匯入
下面的程式會印出什麼？
from math import sqrt
print(sqrt(16))
下面的程式會印出什麼？
from math import pi
pi = 3
import math
print(pi, math.pi)
import numpy as np 之後，下面哪一種寫法是正確的？
__name__：我是被直接執行，還是被匯入？
每個模組都有一個內建變數 __name__，它的值有兩種可能：
| 情況 | __name__ 的值 |
|---|---|
直接執行這個檔案（python bmi.py） |
'__main__' |
被其他程式 import |
模組名稱，例如 'bmi' |
所以模組常在最後寫：
if __name__ == '__main__':
# 只有直接執行這個檔案時才會跑（例如測試、示範）
main()
這樣同一個檔案「自己執行時」可以當成小程式，「被匯入時」只提供函數，不會突然跳出 input() 問身高體重。
另外，__file__ 代表模組的檔名。下面兩個動畫用同一份 bmi.py，一次被匯入、一次直接執行。
被匯入時：if 區塊不會執行
主程式 from bmi import BMI。注意 bmi.py 印出的 __name__ 是什麼，以及執行箭頭在 if __name__ == '__main__': 之後跳到哪裡。
直接執行時：if 區塊會執行
同樣的程式，這次是「直接執行」：它就是主程式。下方可以改 input() 讀到的身高與體重再跑一次。
在終端機：直接執行與匯入、模組搜尋路徑
同一個資料夾 lab 裡有 bmi.py（上面那份）和 main.py（from bmi import BMI 的主程式）。跟著步驟看看在終端機執行時會發生什麼事。
-
1
直接執行 bmi.py
python 檔名執行的檔案就是主程式，__name__是'__main__'，所以會問身高體重。 -
2
執行 main.py，由它匯入 bmi
這次
bmi.py是被匯入的，__name__是'bmi'，輸入身高體重的程式不會執行。 -
3
模組搜尋路徑 sys.path
import bmi時，Python 依序在下列位置找bmi.py，找到第一個就停：- 主程式所在的目錄（用
python -c或互動模式時是目前目錄，顯示為空字串） - 環境變數
PYTHONPATH設定的路徑 - 預設路徑：標準函式庫、
site-packages（pip安裝的第三方套件放在這裡）
這些路徑存在
sys模組的path串列裡。下面的路徑只是範例，每台電腦都不同。 - 主程式所在的目錄（用
-
4
找不到模組時
換到上一層目錄再匯入
bmi：搜尋路徑裡沒有bmi.py，就會出現ModuleNotFoundError。解法是回到模組所在的目錄執行，或把模組放在搜尋路徑裡。 -
5
__pycache__ 資料夾
回到原來的目錄，會發現多了
__pycache__：Python 把匯入過的模組編譯成.pyc快取，下次匯入比較快。它是自動產生的，不需要手動管理，也不必放進版本控制。（Windows 的命令提示字元用dir /b代替ls）
想一想：__name__
main.py 裡寫了 import bmi。執行 python main.py 時，bmi.py 裡的 __name__ 是什麼？
下面的程式直接執行時會印出什麼？
def hello():
return "hi"
if __name__ == "__main__":
print(hello(), end=" ")
print("end")
實作：讓 bmi 模組可以自己測試
下面是 bmi 模組。請在檔案最後加上 if __name__ == '__main__': 區塊，在區塊裡呼叫 BMI(67, 175)，並用 {:.2f} 印出 175cm, 67kg, BMI=21.88。這樣直接執行時會印出測試結果，被匯入時則不會。
重點精華回顧
- 模組＝一個
.py檔，模組名稱就是檔名；裡面可以有函數、類別、變數與可執行的程式。 import 模組用「模組.名稱」存取；import 模組 as 別名簡化名稱；from 模組 import 名稱把名稱直接放進目前的命名空間。from 模組 import *很方便，但同名的名稱會互相覆蓋，要小心使用。- 同一個模組只會載入一次；第一次匯入時，模組最上層的程式會執行一次。
dir(模組)傳回模組內所有名稱的排序串列。- 直接執行時
__name__ == '__main__'；被匯入時__name__是模組名稱。用if __name__ == '__main__':放「只在直接執行時才跑」的程式。 - 匯入時依
sys.path的順序搜尋模組：主程式所在目錄、PYTHONPATH、預設路徑。