6. Modul-Modul

Jika Anda berhenti dari interpreter Python dan memasukkannya lagi, definisi yang Anda buat (fungsi dan variabel) akan hilang. Karena itu, jika Anda ingin menulis program yang agak lebih panjang, Anda lebih baik menggunakan editor teks untuk menyiapkan input bagi penerjemah dan menjalankannya dengan file itu sebagai input. Ini dikenal sebagai membuat script. Saat program Anda menjadi lebih panjang, Anda mungkin ingin membaginya menjadi beberapa file untuk pengelolaan yang lebih mudah. Anda mungkin juga ingin menggunakan fungsi praktis yang Anda tulis di beberapa program tanpa menyalin definisi ke setiap program.

Untuk mendukung ini, Python memiliki cara untuk meletakkan definisi dalam file dan menggunakannya dalam skrip atau dalam contoh interaktif dari interpreter. File seperti itu disebut module; definisi dari modul dapat imported ke modul lain atau ke modul main (kumpulan variabel yang Anda memiliki akses ke dalam skrip yang dieksekusi di tingkat atas dan dalam mode kalkulator).

Modul adalah file yang berisi definisi dan pernyataan Python. Nama berkas adalah nama modul dengan akhiran .py diakhirnya. Dalam sebuah modul, nama modul (sebagai string) tersedia sebagai nilai variabel global __name__. Misalnya, gunakan editor teks favorit Anda untuk membuat bernama bernama fibo.py di direktori saat ini dengan konten berikut

# Fibonacci numbers module

def fib(n):    # write Fibonacci series up to n
    a, b = 0, 1
    while a < n:
        print(a, end=' ')
        a, b = b, a+b
    print()

def fib2(n):   # return Fibonacci series up to n
    result = []
    a, b = 0, 1
    while a < n:
        result.append(a)
        a, b = b, a+b
    return result

Sekarang masukkan interpreter Python dan impor modul ini dengan perintah berikut:

>>> import fibo

This does not add the names of the functions defined in fibo directly to the current namespace (see Lingkup Python dan Namespaces for more details); it only adds the module name fibo there. Using the module name you can access the functions:

>>> fibo.fib(1000)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987
>>> fibo.fib2(100)
[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]
>>> fibo.__name__
'fibo'

Jika Anda sering ingin menggunakan suatu fungsi, Anda dapat menetapkannya ke nama lokal:

>>> fib = fibo.fib
>>> fib(500)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

6.1. Lebih lanjut tentang Modul

Modul dapat berisi pernyataan yang dapat dieksekusi serta definisi fungsi. Pernyataan ini dimaksudkan untuk menginisialisasi modul. Mereka dieksekusi hanya first kali nama modul ditemui dalam pernyataan impor. 1 (Mereka juga dijalankan jika file dieksekusi sebagai skrip.)

Each module has its own private namespace, which is used as the global namespace by all functions defined in the module. Thus, the author of a module can use global variables in the module without worrying about accidental clashes with a user's global variables. On the other hand, if you know what you are doing you can touch a module's global variables with the same notation used to refer to its functions, modname.itemname.

Modules can import other modules. It is customary but not required to place all import statements at the beginning of a module (or script, for that matter). The imported module names, if placed at the top level of a module (outside any functions or classes), are added to the module's global namespace.

There is a variant of the import statement that imports names from a module directly into the importing module's namespace. For example:

>>> from fibo import fib, fib2
>>> fib(500)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

This does not introduce the module name from which the imports are taken in the local namespace (so in the example, fibo is not defined).

Bahkan ada varian untuk mengimpor semua nama yang didefinisikan oleh modul:

>>> from fibo import *
>>> fib(500)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

Ini mengimpor semua nama kecuali yang dimulai dengan garis bawah (_). Dalam kebanyakan kasus, programmer Python tidak menggunakan fasilitas ini karena ia memperkenalkan sekumpulan nama yang tidak diketahui ke dalam interpreter, mungkin menyembunyikan beberapa hal yang sudah Anda definisikan.

Perhatikan bahwa secara umum praktik mengimpor * dari modul atau paket tidak disukai, karena sering menyebabkan kode yang kurang dapat dibaca. Namun, boleh saja menggunakannya untuk menghemat pengetikan di sesi interaktif.

Jika nama modul diikuti oleh as, maka nama setelah as terikat langsung ke modul yang diimpor.

>>> import fibo as fib
>>> fib.fib(500)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

Ini secara efektif mengimpor modul dengan cara yang sama dengan import fibo akan dilakukan, dengan satu-satunya perbedaan adalah sebagai fib.

Itu juga dapat digunakan ketika menggunakan from dengan efek yang sama:

>>> from fibo import fib as fibonacci
>>> fibonacci(500)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

Catatan

Untuk alasan efisiensi, setiap modul hanya diimpor satu kali per sesi interpreter. Karenanya, jika Anda mengubah modul, Anda harus memulai ulang interpreter -- atau, jika hanya satu modul yang ingin Anda uji secara interaktif, gunakan importlib.reload(), mis. import importlib; importlib.reload(modulename).

6.1.1. Mengoperasikan modul sebagai skrip

Ketika Anda mengoperasikan modul Python dengan

python fibo.py <arguments>

kode dalam modul akan dieksekusi, sama seperti jika Anda mengimpornya, tetapi dengan __name__ diatur ke "__main__". Itu berarti bahwa dengan menambahkan kode ini di akhir modul Anda

if __name__ == "__main__":
    import sys
    fib(int(sys.argv[1]))

Anda dapat membuat berkas dapat digunakan sebagai skrip dan juga modul yang dapat diimpor, karena kode yang mengurai parsing baris perintah hanya beroperasi jika modul dieksekusi sebagai berkas "main":

$ python fibo.py 50
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34

Jika modul diimpor, kode ini tidak dioperasikan

>>> import fibo
>>>

Ini sering digunakan baik untuk menyediakan antarmuka pengguna yang nyaman ke modul, atau untuk tujuan pengujian (menjalankan modul sebagai skrip mengeksekusi rangkaian pengujian).

6.1.2. Jalur Pencarian Modul

When a module named spam is imported, the interpreter first searches for a built-in module with that name. These module names are listed in sys.builtin_module_names. If not found, it then searches for a file named spam.py in a list of directories given by the variable sys.path. sys.path is initialized from these locations:

• Direktori yang berisi skrip masukan (atau direktori saat ini ketika tidak ada file ditentukan).

• PYTHONPATH (daftar nama direktori, dengan sintaksis yang sama dengan variabel shell PATH).

• The installation-dependent default (by convention including a site-packages directory, handled by the site module).

Catatan

Pada sistem file yang mendukung symlink, direktori yang berisi skrip masukan dihitung setelah symlink diikuti. Dengan kata lain direktori yang berisi symlink not ditambahkan ke jalur pencarian modul.

Setelah inisialisasi, program Python dapat memodifikasi: data :sys.path. Direktori yang berisi skrip yang dijalankan ditempatkan di awal jalur pencarian, di depan jalur pustaka standar. Ini berarti bahwa skrip dalam direktori itu akan dimuat bukan modul dengan nama yang sama di direktori pustaka. Ini adalah kesalahan kecuali penggantian memang diharapkan. Lihat bagian Modul Standar untuk informasi lebih lanjut.

6.1.3. Berkas Python "Compiled"

Untuk mempercepat memuat modul, Python menyimpan cache versi terkompilasi dari setiap modul di direktori __pycache__ dengan nama module. version.pyc, di mana versi menyandikan format berkas terkompilasi; umumnya berisi nomor versi Python. Misalnya, dalam rilis CPython 3.3 versi yang dikompilasi dari spam.py akan di-cache sebagai __pycache__/spam.cpython-33.pyc. Konvensi penamaan ini memungkinkan modul yang dikompilasi dari rilis yang beragam dan versi Python yang berbeda untuk hidup berdampingan.

Python memeriksa tanggal modifikasi sumber terhadap versi yang dikompilasi untuk melihat apakah itu kedaluwarsa dan perlu dikompilasi ulang. Ini adalah proses yang sepenuhnya otomatis. Juga, modul yang dikompilasi adalah platform-independen, sehingga perpustakaan yang sama dapat dibagi di antara sistem dengan arsitektur yang berbeda.

Python tidak memeriksa cache dalam dua keadaan. Pertama, selalu mengkompilasi ulang dan tidak menyimpan hasil untuk modul yang dimuat langsung dari baris perintah. Kedua, itu tidak memeriksa cache jika tidak ada modul sumber. Untuk mendukung distribusi non-sumber (dikompilasi saja), modul yang dikompilasi harus ada di direktori sumber, dan tidak boleh ada modul sumber.

Beberapa tips untuk para ahli:

• Anda dapat menggunakan -O atau -OO mengaktifkan perintah Python untuk mengurangi ukuran modul yang dikompilasi. Saklar -O menghapus pernyataan tegas assert, saklar -OO menghapus pernyataan tegas assert dan string __doc__. Karena beberapa program bergantung pada ketersediaannya, Anda hanya boleh menggunakan opsi ini jika Anda tahu apa yang Anda lakukan. Modul "Optimized" memiliki tag opt- dan biasanya lebih kecil. Rilis di masa depan dapat mengubah efek pengoptimalan.

• Suatu program tidak berjalan lebih cepat ketika itu dibaca dari file .pyc daripada ketika itu dibaca dari file .py; satu-satunya hal yang lebih cepat tentang berkas .pyc adalah kecepatan memuatnya.

• Modul compileall dapat membuat berkas .pyc untuk semua modul dalam direktori.

• Ada detail lebih lanjut tentang proses ini, termasuk bagan alur keputusan, di PEP 3147.

6.2. Modul Standar

Python dilengkapi dengan pustaka modul standar, yang dijelaskan dalam dokumen terpisah, Referensi Pustaka Python ("Library Reference" selanjutnya). Beberapa modul dibangun ke dalam interpreter; ini menyediakan akses ke operasi yang bukan bagian dari inti bahasa tetapi tetap dibangun, baik untuk efisiensi atau untuk menyediakan akses ke sistem operasi primitif seperti pemanggilan sistem. Himpunan modul tersebut adalah opsi konfigurasi yang juga tergantung pada platform yang mendasarinya. Sebagai contoh, modul winreg hanya disediakan pada sistem Windows. Satu modul tertentu patut mendapat perhatian: sys, yang dibangun ke dalam setiap interpreter Python. Variabel sys.ps1 dan sys.ps2 menentukan string yang digunakan sebagai prompt primer dan sekunder

>>> import sys
>>> sys.ps1
'>>> '
>>> sys.ps2
'... '
>>> sys.ps1 = 'C> '
C> print('Yuck!')
Yuck!
C>

Kedua variabel ini hanya ditentukan jika interpreter dalam mode interaktif.

Variabel sys.path adalah daftar string yang menentukan jalur pencarian interpreter untuk modul. Ini diinisialisasi ke jalur default yang diambil dari variabel lingkungan PYTHONPATH, atau dari bawaan bawaan jika PYTHONPATH tidak disetel. Anda dapat memodifikasinya menggunakan operasi standar untuk list:

>>> import sys
>>> sys.path.append('/ufs/guido/lib/python')

6.3. Fungsi dir()

Fungsi bawaan dir() digunakan untuk mencari tahu nama-nama yang ditentukan oleh modul. Ia mengembalikan list string yang diurutkan:

>>> import fibo, sys
>>> dir(fibo)
['__name__', 'fib', 'fib2']
>>> dir(sys)  
['__breakpointhook__', '__displayhook__', '__doc__', '__excepthook__',
 '__interactivehook__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__',
 '__stderr__', '__stdin__', '__stdout__', '__unraisablehook__',
 '_clear_type_cache', '_current_frames', '_debugmallocstats', '_framework',
 '_getframe', '_git', '_home', '_xoptions', 'abiflags', 'addaudithook',
 'api_version', 'argv', 'audit', 'base_exec_prefix', 'base_prefix',
 'breakpointhook', 'builtin_module_names', 'byteorder', 'call_tracing',
 'callstats', 'copyright', 'displayhook', 'dont_write_bytecode', 'exc_info',
 'excepthook', 'exec_prefix', 'executable', 'exit', 'flags', 'float_info',
 'float_repr_style', 'get_asyncgen_hooks', 'get_coroutine_origin_tracking_depth',
 'getallocatedblocks', 'getdefaultencoding', 'getdlopenflags',
 'getfilesystemencodeerrors', 'getfilesystemencoding', 'getprofile',
 'getrecursionlimit', 'getrefcount', 'getsizeof', 'getswitchinterval',
 'gettrace', 'hash_info', 'hexversion', 'implementation', 'int_info',
 'intern', 'is_finalizing', 'last_traceback', 'last_type', 'last_value',
 'maxsize', 'maxunicode', 'meta_path', 'modules', 'path', 'path_hooks',
 'path_importer_cache', 'platform', 'prefix', 'ps1', 'ps2', 'pycache_prefix',
 'set_asyncgen_hooks', 'set_coroutine_origin_tracking_depth', 'setdlopenflags',
 'setprofile', 'setrecursionlimit', 'setswitchinterval', 'settrace', 'stderr',
 'stdin', 'stdout', 'thread_info', 'unraisablehook', 'version', 'version_info',
 'warnoptions']

Tanpa argumen, dir() mencantumkan nama yang telah Anda tentukan saat ini:

>>> a = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> import fibo
>>> fib = fibo.fib
>>> dir()
['__builtins__', '__name__', 'a', 'fib', 'fibo', 'sys']

Perhatikan bahwa ini mencantumkan semua jenis nama: variabel, modul, fungsi, dll.

dir() tidak mencantumkan nama fungsi dan variabel bawaan. Jika Anda ingin daftar itu, mereka didefinisikan dalam modul standar builtins:

>>> import builtins
>>> dir(builtins)  
['ArithmeticError', 'AssertionError', 'AttributeError', 'BaseException',
 'BlockingIOError', 'BrokenPipeError', 'BufferError', 'BytesWarning',
 'ChildProcessError', 'ConnectionAbortedError', 'ConnectionError',
 'ConnectionRefusedError', 'ConnectionResetError', 'DeprecationWarning',
 'EOFError', 'Ellipsis', 'EnvironmentError', 'Exception', 'False',
 'FileExistsError', 'FileNotFoundError', 'FloatingPointError',
 'FutureWarning', 'GeneratorExit', 'IOError', 'ImportError',
 'ImportWarning', 'IndentationError', 'IndexError', 'InterruptedError',
 'IsADirectoryError', 'KeyError', 'KeyboardInterrupt', 'LookupError',
 'MemoryError', 'NameError', 'None', 'NotADirectoryError', 'NotImplemented',
 'NotImplementedError', 'OSError', 'OverflowError',
 'PendingDeprecationWarning', 'PermissionError', 'ProcessLookupError',
 'ReferenceError', 'ResourceWarning', 'RuntimeError', 'RuntimeWarning',
 'StopIteration', 'SyntaxError', 'SyntaxWarning', 'SystemError',
 'SystemExit', 'TabError', 'TimeoutError', 'True', 'TypeError',
 'UnboundLocalError', 'UnicodeDecodeError', 'UnicodeEncodeError',
 'UnicodeError', 'UnicodeTranslateError', 'UnicodeWarning', 'UserWarning',
 'ValueError', 'Warning', 'ZeroDivisionError', '_', '__build_class__',
 '__debug__', '__doc__', '__import__', '__name__', '__package__', 'abs',
 'all', 'any', 'ascii', 'bin', 'bool', 'bytearray', 'bytes', 'callable',
 'chr', 'classmethod', 'compile', 'complex', 'copyright', 'credits',
 'delattr', 'dict', 'dir', 'divmod', 'enumerate', 'eval', 'exec', 'exit',
 'filter', 'float', 'format', 'frozenset', 'getattr', 'globals', 'hasattr',
 'hash', 'help', 'hex', 'id', 'input', 'int', 'isinstance', 'issubclass',
 'iter', 'len', 'license', 'list', 'locals', 'map', 'max', 'memoryview',
 'min', 'next', 'object', 'oct', 'open', 'ord', 'pow', 'print', 'property',
 'quit', 'range', 'repr', 'reversed', 'round', 'set', 'setattr', 'slice',
 'sorted', 'staticmethod', 'str', 'sum', 'super', 'tuple', 'type', 'vars',
 'zip']

6.4. Paket

Paket adalah cara penataan namespace modul Python dengan menggunakan "dotted module names". Sebagai contoh, nama modul A.B menetapkan submodule bernama B dalam sebuah paket bernama A. Sama seperti penggunaan modul menyelamatkan penulis modul yang berbeda dari harus khawatir tentang nama variabel global masing-masing, penggunaan nama modul bertitik menyelamatkan penulis paket multi-modul seperti NumPy atau Pillow dari harus khawatir tentang nama modul masing-masing .

Misalkan Anda ingin merancang koleksi modul ("paket") untuk penanganan berkas suara dan data suara yang seragam. Ada banyak format berkas suara yang berbeda (biasanya dikenali oleh ekstensi mereka, misalnya: .wav, .aiff, .au), jadi Anda mungkin perlu membuat dan memelihara koleksi modul yang terus bertambah untuk konversi antara berbagai format file. Ada juga banyak operasi berbeda yang mungkin ingin Anda lakukan pada data suara (seperti mencampur, menambahkan gema, menerapkan fungsi equalizer, menciptakan efek stereo buatan), jadi selain itu Anda akan menulis aliran modul tanpa henti untuk melakukan operasi ini. Berikut adalah struktur yang mungkin untuk paket Anda (dinyatakan dalam hierarki sistem file):

sound/                          Top-level package
      __init__.py               Initialize the sound package
      formats/                  Subpackage for file format conversions
              __init__.py
              wavread.py
              wavwrite.py
              aiffread.py
              aiffwrite.py
              auread.py
              auwrite.py
              ...
      effects/                  Subpackage for sound effects
              __init__.py
              echo.py
              surround.py
              reverse.py
              ...
      filters/                  Subpackage for filters
              __init__.py
              equalizer.py
              vocoder.py
              karaoke.py
              ...

Saat mengimpor paket, Python mencari melalui direktori pada sys.path mencari subdirektori paket.

The __init__.py files are required to make Python treat directories containing the file as packages. This prevents directories with a common name, such as string, from unintentionally hiding valid modules that occur later on the module search path. In the simplest case, __init__.py can just be an empty file, but it can also execute initialization code for the package or set the __all__ variable, described later.

Pengguna paket dapat mengimpor modul individual dari paket, misalnya:

import sound.effects.echo

Ini memuat submodule sound.effects.echo. Itu harus dirujuk dengan nama lengkapnya.

sound.effects.echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)

Cara alternatif mengimpor submodule adalah:

from sound.effects import echo

Ini juga memuat submodul :mod: echo, dan membuatnya tersedia tanpa awalan paketnya, sehingga dapat digunakan sebagai berikut:

echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)

Namun variasi lain adalah mengimpor fungsi atau variabel yang diinginkan secara langsung:

from sound.effects.echo import echofilter

Sekali lagi, ini memuat submodul echo, tetapi ini membuat fungsinya echofilter() langsung tersedia:

echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)

Perhatikan bahwa ketika menggunakan from package import item, item tersebut dapat berupa submodul (atau subpaket) dari paket, atau beberapa nama lain yang ditentukan dalam paket, seperti fungsi, kelas atau variabel. Pernyataan import pertama menguji apakah item tersebut didefinisikan dalam paket; jika tidak, ini dianggap sebagai modul dan mencoba memuatnya. Jika gagal menemukannya, pengecualian ImportError dimunculkan.

Sebaliknya, ketika menggunakan sintaksis seperti import item.subitem.subsubitem, setiap item kecuali yang terakhir harus berupa paket; item terakhir dapat berupa modul atau paket tetapi tidak bisa berupa kelas atau fungsi atau variabel yang didefinisikan dalam item sebelumnya.

6.4.1. Mengimpor * Dari Paket

Sekarang apa yang terjadi ketika pengguna menulis from sound.effects import *? Idealnya, orang akan berharap bahwa ini entah bagaimana keluar ke sistem file, menemukan submodul mana yang ada dalam paket, dan mengimpor semuanya. Ini bisa memakan waktu lama dan mengimpor submodul mungkin memiliki efek samping yang tidak diinginkan yang seharusnya hanya terjadi ketika submodul diimpor secara eksplisit.

Satu-satunya solusi adalah bagi pembuat paket untuk memberikan indeks paket secara eksplisit. Pernyataan import menggunakan konvensi berikut: jika suatu paket punya kode __init __.py yang mendefinisikan daftar bernama __all__, itu diambil sebagai daftar nama modul yang harus diimpor ketika from package import * ditemukan. Terserah pembuat paket untuk tetap memperbarui daftar ini ketika versi baru dari paket dirilis. Pembuat paket juga dapat memutuskan untuk tidak mendukungnya, jika mereka tidak melihat penggunaan untuk mengimpor * dari paket mereka. Sebagai contoh, berkas sound/effects/__init__.py dapat berisi kode berikut:

__all__ = ["echo", "surround", "reverse"]

This would mean that from sound.effects import * would import the three named submodules of the sound.effects package.

Jika __all__ tidak didefinisikan, pernyataan from sound.effects import * tidak impor semua submodul dari paket sound.effects ke namespace saat ini; itu hanya memastikan bahwa paket sound.effects telah diimpor (mungkin menjalankan kode inisialisasi apa pun di __init__.py) dan kemudian mengimpor nama apa pun yang didefinisikan dalam paket. Ini termasuk semua nama yang didefinisikan (dan submodul yang dimuat secara eksplisit) oleh __init__.py. Itu juga termasuk semua submodul dari paket yang secara eksplisit dimuat oleh sebelumnya pernyataan import. Pertimbangkan kode ini

import sound.effects.echo
import sound.effects.surround
from sound.effects import *

Dalam contoh ini, modul echo dan surround diimpor dalam namespace saat ini karena mereka didefinisikan dalam paket sound.effects ketika paket from...import Pernyataan dieksekusi. (Ini juga berfungsi ketika __all__ didefinisikan.)

Meskipun modul-modul tertentu dirancang hanya untuk mengekspor nama-nama yang mengikuti pola tertentu ketika Anda menggunakan import *, itu masih dianggap praktik buruk dalam lingkungan kode produksi production.

Ingat, tidak ada yang salah dengan menggunakan from package import specific_submodule! Sebenarnya, ini adalah notasi yang disarankan kecuali modul impor perlu menggunakan submodul dengan nama yang sama dari paket yang berbeda.

6.4.2. Referensi Intra-paket

Ketika paket disusun menjadi subpaket (seperti pada paket sound pada contoh), Anda dapat menggunakan impor absolut untuk merujuk pada submodul paket saudara kandung. Misalnya, jika modul sound.filters.vocoder perlu menggunakan modul echo dalam paket sound.effects, ia dapat menggunakan from sound.effects import echo.

Anda juga dapat menulis impor relatif, dengan bentuk from module import name pada pernyataan impor. Impor ini menggunakan titik-titik di awalan untuk menunjukkan paket saat ini dan induk yang terlibat dalam impor relatif. Dari modul surround misalnya, Anda dapat menggunakan:

from . import echo
from .. import formats
from ..filters import equalizer

Perhatikan bahwa impor relatif didasarkan pada nama modul saat ini. Karena nama modul utama selalu "__main__", modul yang dimaksudkan untuk digunakan sebagai modul utama aplikasi Python harus selalu menggunakan impor absolut.

6.4.3. Paket di Beberapa Direktori

Paket mendukung satu atribut khusus lagi, __path__. Ini diinisialisasi menjadi daftar yang berisi nama direktori yang menyimpan file paket: __init__.py sebelum kode dalam file tersebut dieksekusi. Variabel ini dapat dimodifikasi; hal itu memengaruhi pencarian modul dan subpackage di masa depan yang terkandung dalam paket.

Meskipun fitur ini tidak sering dibutuhkan, fitur ini dapat digunakan untuk memperluas rangkaian modul yang ditemukan dalam suatu paket.

Catatan kaki

1

In fact function definitions are also 'statements' that are 'executed'; the execution of a module-level function definition adds the function name to the module's global namespace.