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Python篇---import

news 2025/8/4 9:35:50

在 Python 中，import 是用于加载模块（module）或包（package）中定义的对象（如函数、类、变量等）的核心语句。其底层逻辑涉及模块查找、加载、缓存等过程，而导入的 "参数" 本质上是指可以通过 import 语句获取的各类对象（模块、函数、类等）以及相关的语法选项。

一、`import` 的核心逻辑：模块的查找与加载

当执行 import 语句时，Python 解释器会按以下步骤处理：

1. 检查模块是否已加载（缓存机制）

Python 会先检查 sys.modules 字典（模块缓存），如果目标模块已被导入过，会直接从缓存中获取，避免重复加载。
例如：首次 import math 会加载 math 模块，再次 import math 会直接使用缓存中的 math 模块。

2. 查找模块（核心步骤）

如果模块未加载，Python 会按 sys.path 列表中的路径顺序查找模块文件。sys.path 包含以下路径（优先级从高到低）：

当前执行脚本所在的目录（或交互式环境的当前工作目录）；
环境变量 PYTHONPATH 中指定的路径；
Python 标准库的安装路径（如 site-packages）；
第三方库的安装路径（通过 pip 安装的库通常在这里）。

模块文件的格式可以是：

.py 源码文件；
.pyc 编译后的字节码文件；
目录（作为包，需包含 __init__.py 文件，Python 3.3+ 后可选，但推荐保留以明确标识为包）；
动态链接库（如 .so、.pyd 等，通常是 C 扩展模块）。

3. 加载并执行模块

找到模块文件后，Python 会执行模块中的代码（顶层语句），并将模块对象存入 sys.modules 中。模块中的变量、函数、类等会成为模块对象的属性，供外部访问。

二、`import` 可导入的对象与语法

import 语句的核心是 "导入指定对象"，这些对象可以是模块、包，也可以是模块 / 包中的具体成员（函数、类、变量等）。常见语法及可导入的 "参数" 如下：

1. 导入整个模块

语法：import 模块名 [as 别名]
作用：导入整个模块，并将其作为一个对象绑定到当前作用域的变量（模块名或别名）上。

示例：

import math  # 导入标准库math模块
import pandas as pd  # 导入第三方库pandas，并重命名为pd（别名）print(math.pi)  # 访问模块中的变量
print(pd.DataFrame())  # 通过别名访问模块中的类

这里的 "参数" 是模块名，可选指定别名（通过 as 关键字），简化后续调用。

2. 从模块中导入特定成员

语法：from 模块名 import 成员名 [as 别名]
作用：直接导入模块中的某个成员（函数、类、变量等），无需通过模块名前缀访问。

示例：

from math import pi  # 导入math模块中的pi变量
from math import sqrt as square_root  # 导入sqrt函数，并重命名为square_root
from datetime import datetime  # 导入datetime模块中的datetime类print(pi)  # 直接使用成员，无需math.前缀
print(square_root(4))  # 通过别名使用函数

这里的 "参数" 是模块名和成员名，成员可以是函数、类、变量等，同样支持通过 as 指定别名。

3. 从模块中导入所有成员（不推荐）

语法：from 模块名 import *
作用：导入模块中所有未被 _ 前缀标记的成员（或 __all__ 列表中指定的成员）。

示例：

from math import *  # 导入math模块中所有公开成员print(pi)  # 直接使用pi
print(sin(0))  # 直接使用sin函数

注意：

不推荐使用，可能导致命名冲突（不同模块的同名成员会覆盖）；

模块可通过 __all__ 变量控制 * 导入的成员，例如：

# math.py 中
__all__ = ["pi", "sin"]  # 仅允许*导入pi和sin

4. 导入包（包含多个模块的目录）

包是包含多个模块的目录（通常含 __init__.py 文件），导入包的逻辑与模块类似，但更灵活：

导入整个包：import 包名 [as 别名]
此时会执行包的 __init__.py 文件，可通过包名访问其下的模块。
从包中导入模块：from 包名 import 模块名 [as 别名]
从包的模块中导入成员：from 包名.模块名 import 成员名

示例（假设有如下包结构）：

mypackage/__init__.pymodule1.py  # 含函数 func1()subpackage/module2.py  # 含类 Class2

导入方式：

import mypackage  # 导入包，执行__init__.py
from mypackage import module1  # 从包中导入module1模块
from mypackage.module1 import func1  # 从包的模块中导入函数
from mypackage.subpackage.module2 import Class2  # 导入子包的模块成员

5. 相对导入（包内部使用）

在包的内部模块中，可使用相对路径导入同一包内的其他模块，语法为 .（当前目录）或 ..（父目录）：

示例（在 mypackage/module1.py 中导入同包的 module2.py）：

from . import module2  # 导入同目录下的module2
from .subpackage import module3  # 导入子目录下的module3
from .. import parent_module  # 导入父目录下的parent_module（需确保层级正确）

注意：相对导入只能在包内部的模块中使用，不能在顶层脚本（直接执行的 .py 文件）中使用。

三、`import` 相关的高级机制

动态导入：通过 importlib 模块动态加载模块，适用于需要运行时决定导入哪个模块的场景：
```
import importlib
math_module = importlib.import_module("math")  # 等价于 import math
print(math_module.pi)
```
模块重载：默认情况下，模块加载后不会重新执行，可通过 importlib.reload() 强制重载：
```
import importlib
import mymodule
importlib.reload(mymodule)  # 重新执行mymodule.py并更新模块对象
```
__init__.py 的作用：
- 标识目录为包；
- 控制包的导入行为（如定义 __all__ 控制 from 包 import * 导入的模块）；
- 执行包的初始化代码（如批量导入子模块）。