python的模塊module介紹
引言
我們知道，Verilog語言的模塊是最底層的功能部件，底層模塊在其它模塊里被例化，然後又在頂層模塊里被例化。這樣一級級、一層層構成了一個大項目。
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概要：
模塊是一塊積木，是最基本的功能單位
一切都是以模塊的形式存在的
再來理解if __name__ == "__main__"
模塊的搜索路徑sys.path和PYTHONPATH
安何安裝模塊（以numpy為例，重點講離線、非管理員許可權安裝）
從源碼開始安裝Tk庫
模塊是一塊積木
在python語言里也一樣，模塊是最基本的功能單位。我們寫一個python腳本，通常需要導入（import）其它模塊。比如，如果我們打算獲取命令行參數，就需要import sys。如果我們打算新建文件夾，就需要import os。又如果我們打算使用科學計算，就需要import numpy。在python的PyPI ( https://pypi.python.org/pypi ) 里的第三方模塊包已經超過12萬個。所以絕大部分時候，我們並不需要從零開始造輪子。
一切都是以模塊的形式存在的
在python里，一切都是以模塊的形式存在的。可能有人反駁道，他寫了一個最簡單的Hello world腳本（如下面的hello_world.py），並沒有用到、也沒有導入任何其它模塊。
print("Hello world")#僅此一行
但實際情況是什麼呢？python解釋器在啟動的時候已經幫我們自動導入一個名叫builtins的模塊。我們用dir()來幫助理解這一點。在python命令行里輸入dir(__builtins__)，輸出如下的列表：
>>> dir(__builtins__)
[..., "abs", "all", "any", "ascii", "bin", "bool", "breakpoint", "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"]
是不是發現了這裡面包括了print函數（紅色）？此處稍微思考一會兒。。。很神奇是吧。是不是還發現了很多常用的函數（藍色）？所以，不需要導入任何模塊就可以直接使用的函數正是builtins模塊中的函數。
之前講函數作用域時講過，查找變數的規則是「由內向外、由近及遠」。這裡的「遠」就是指builtins模塊。如果一直找到builtins模塊，仍然沒有找到變數的定義，就會報變數未定義的錯誤。
再來理解if __name__ == "__main__"
一般來說，在python里模塊名字就是文件名。我們可以通過內置變數__name__來讀取模塊名。例如：
>>> print(__name__)
__main__
>>> import sys
>>> print(sys.__name__)
sys
>>> import os
>>> print(os.__name__)
os
當前正在執行的腳本被賦予的模塊名字是__main__，相當於C語言的入口函數main()。在《我的第一個Python程序》里，我們寫了如下圖的程序。我們判斷模塊的名字是不是__main__來決定要不要調用main(argv)函數。這樣寫的好處是什麼呢？當這個腳本被當作模塊來做集成時，模塊名是文件名hello（而__main__變成是import hello模塊的上層腳本），if __name__ == "__main__"條件裡面的語句不會執行。
如果沒有if __name__ == "__main__"這一行，在被其它模塊導入後，main(argv)會執行兩次。
例如下面的例子，有hello_world.py和test.py，位於同一個目錄下。
#hello_world.py
defprint_hello():
print("hello world")
print_hello()#沒有放在if里
#test.py
importhello_world
hello_world.print_hello()#調用函數
結果輸出
> python test.py
hello world
hello world
輸出了兩次hello world？你沒看錯。一次是hello_world.py里的，另一次是test.py里的。
所以，if __name__ == "__main__"這句的作用就是，讓腳本既可以直接當作執行腳本，又可以作當模塊被導入。
模塊的搜索路徑
上面的例子里，我們導入自己寫的hello_world模塊時提到，須和test.py位於同一個文件夾下。就是說，test.py在import時會在當前目錄下查找叫做hello_world.py的文件。
我們可能會有疑問，如果項目做大了必須要分子目錄了怎麼辦？安裝第三方模塊時是默認安裝到了系統目錄里，python是如何找到的？又如，如果伺服器上安裝好幾個版本numpy模塊庫，我們該怎麼指定需要的版本？
想搞清楚這些問題，我們就需要先搞清楚python查找模塊的規則。我們知道linux在查找可執行命令時是安照PATH環境變數的順序。類似地，python按照sys.path的順序來查找模塊定義。比如，windows環境下，我們把sys.path列印出來，如下：
>>> import sys
>>> print(sys.path)
["", "C:\Python\Python36\python36.zip", "C:\Python\Python36\DLLs", "C:\Python\Python36\lib", "C:\Python\Python36", "C:\Python\Python36\lib\site-packages"]
我們可以看到，sys.path其實是列表，裡面存著一個個路徑。python按照列表的先後順序，逐個目錄查找，直到找到模塊定義。知道了這一點，我們就可以根據需要手工改造sys.path的列表，比如把我們自己寫的模塊目錄insert到sys.path的一開頭，比如delete掉某個不需要的目錄，比如調換兩個目錄的順序，等等。（點這裡回顧一下列表有哪些操作函數）
另外python啟動時還會讀取PYTHONPATH的環境變數，並insert到sys.path的一開頭。因此，我們也可以修改PYTHONPATH來指定需要的模塊所在目錄。我們需要結合實際，決定是修改PYTHONPATH還是直接修改sys.path。看哪個可行，看哪個更方便。
如何安裝模塊
如果你的伺服器可以聯網，那麼恭喜你，你只需要一個命令pip install xxx就可以安裝第三方模塊。pip是python安裝第三方模塊的工具。比如，如果你需要安裝numpy，只需要pip install numpy即可，安裝過程中會自動下載安裝依賴包。
有些童鞋立即試了試，卻發現「沒有pip命令」？那很可能是沒有安裝pip，或者沒有正確設置PATH環境變數。
windows環境下，先看看python安裝目錄下的scripts文件夾里有沒有pip.exe。如果有，就添加C:Python36Scripts到環境變數。如下圖。
如果Scripts文件夾里沒有pip.exe，就需要安裝pip了。在控制面板->添加刪除軟體的找到python，右鍵點更改，再勾上pip。如下圖。
但我們的伺服器一般是Linux，如果確認Scripts目錄沒有pip，就需要去官網下載pip源碼包來安裝。下載地址：https://pypi.python.org/pypi/pip/9.0.1，找到pip-9.0.1.tar.gz。解壓縮後，用命令python setup.py install安裝。
但是，但是，有不少童鞋說，「我們伺服器不能連網，也沒有管理員許可權」。不用擔心，這種情況下，我們需要下載好numpy源碼包和所有的依賴包，手動安裝到自己的HOME目錄或者指定的目錄。
源碼包去哪裡下載？當然是去python官網，https://pypi.python.org/pypi。那麼怎麼知道要哪些依賴包呢？不用擔心，如果缺少依賴包，安裝時會報錯。缺什麼補什麼。我整理了安裝numpy和matplotlib可能需要的依賴包，見百度網盤https://pan.baidu.com/s/1htmgfYG。
一般來說，安裝源碼包安裝方法是python setup.py install --prefix /home/xxx，其中，--prefix指定安裝到自己的HOME目錄下，因為我們沒有管理員許可權。
部分第三方模塊，不需要安裝，只要解壓至一個目錄，並加到python的模塊搜索路徑即可使用。如果遇到某些包實在無法安裝，可以試試這種方法。
這裡順便介紹一下，如何安裝Tcl和Tk包。一些童鞋在安裝matplotlib模塊庫時，發現python缺少Tk庫。分兩種情況，如果Linux伺服器能聯網，且有管理員許可權，則優先選用yum install xxx（RHEL、CentOS）或者apt_get install xxx（Ubantu、Debian）。另一種情況就下沒聯網、沒許可權，我們下面簡單介紹一下源碼安裝的步驟。
一般情況下，到這裡，你已經可以在python中import tkinter了。但如果你的python也是自己用源碼編譯安裝的話，那很可能你需要重新編譯安裝python。方法如下：
預告
下一次，我們將介紹如何把自己的python腳本做成模塊。
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