使用 Python 函数进行模块化
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你是否对函数、类、方法、库和模块等花哨的编程术语感到困惑?你是否在与变量作用域斗争?无论你是自学成才的还是经过正式培训的程序员，代码的模块化都会令人困惑。但是类和库鼓励模块化代码，因为模块化代码意味着只需构建一个多用途代码块集合，就可以在许多项目中使用它们来减少编码工作量。换句话说，如果你按照本文对Python函数的研究，你将找到更聪明的工作方法，这意味着更少的工作。
本文假定你对Python很熟(LCTT译注：稍微熟悉就可以)，并且可以编写和运行一个简单的脚本。如果你还没有使用过Python，请首先阅读我的文章：Python简介。
函数
函数是迈向模块化过程中重要的一步，因为它们是形式化的重复方法。如果在你的程序中，有一个任务需要反复执行，那么你可以将代码放入一个函数中，根据需要随时调用该函数。这样，你只需编写一次代码，就可以随意使用它。
以下一个简单函数的示例：
#!/usr/bin/envpython3
importtime
defTimer():
print("Timeis"+str(time.time()))
创建一个名为mymodularity的目录，并将以上函数代码保存为该目录下的timestamp.py。
除了这个函数，在mymodularity目录中创建一个名为__init__.py的文件，你可以在文件管理器或bashshell中执行此操作：
$touchmymodularity/__init__.py
现在，你已经创建了属于你自己的Python库(Python中称为“模块”)，名为mymodularity。它不是一个特别有用的模块，因为它所做的只是导入time模块并打印一个时间戳，但这只是一个开始。
要使用你的函数，像对待任何其他Python模块一样对待它。以下是一个小应用，它使用你的mymodularity软件包来测试Pythonsleep()函数的准确性。将此文件保存为sleeptest.py，注意要在mymodularity文件夹之外，因为如果你将它保存在mymodularity里面，那么它将成为你的包中的一个模块，你肯定不希望这样。
#!/usr/bin/envpython3
importtime
frommymodularityimporttimestamp
print("TestingPythonsleep()...")
#modularity
timestamp.Timer()
time.sleep(3)
timestamp.Timer()
在这个简单的脚本中，你从mymodularity包中调用timestamp模块两次。从包中导入模块时，通常的语法是从包中导入你所需的模块，然后使用模块名称+一个点+要调用的函数名(例如timestamp.Timer())。
你调用了两次Timer()函数，所以如果你的timestamp模块比这个简单的例子复杂些，那么你将节省大量重复代码。
保存文件并运行：
$python3./sleeptest.py
TestingPythonsleep()...
Timeis1560711266.1526039
Timeis1560711269.1557732
根据测试，Python中的sleep函数非常准确：在三秒钟等待之后，时间戳成功且正确地增加了3，在微秒单位上差距很小。
Python库的结构看起来可能令人困惑，但其实它并不是什么魔法。Python被编程为一个包含Python代码的目录，并附带一个__init__.py文件，那么这个目录就会被当作一个包，并且Python会首先在当前目录中查找可用模块。这就是为什么语句frommymodularityimporttimestamp有效的原因：Python在当前目录查找名为mymodularity的目录，然后查找timestamp.py文件。
你在这个例子中所做的功能和以下这个非模块化的版本是一样的：
#!/usr/bin/envpython3
importtime
frommymodularityimporttimestamp
print("TestingPythonsleep()...")
#nomodularity
print("Timeis"+str(time.time()))
time.sleep(3)
print("Timeis"+str(time.time()))
对于这样一个简单的例子，其实没有必要以这种方式编写测试，但是对于编写自己的模块来说，优秀的实践是你的代码是通用的，可以将它重用于其他项目。
通过在调用函数时传递信息，可以使代码更通用。例如，假设你想要使用模块来测试的不是系统的sleep函数，而是用户自己实现的sleep函数，更改timestamp代码，使它接受一个名为msg的传入变量，它将是一个字符串，控制每次调用timestamp时如何显示：
#!/usr/bin/envpython3
importtime
#更新代码
defTimer(msg):
print(str(msg)+str(time.time()))
现在函数比以前更抽象了。它仍会打印时间戳，但是它为用户打印的内容msg还是未定义的。这意味着你需要在调用函数时定义它。
Timer函数接受的msg参数是随便命名的，你可以使用参数m、message或text，或是任何对你来说有意义的名称。重要的是，当调用timestamp.Timer函数时，它接收一个文本作为其输入，将接收到的任何内容放入msg变量中，并使用该变量完成任务。
以下是一个测试测试用户正确感知时间流逝能力的新程序：
#!/usr/bin/envpython3
frommymodularityimporttimestamp
print("PresstheRETURNkey.Countto3,andpressRETURNagain.")
input()
timestamp.Timer("Startedtimerat")
print("Countto3...")
input()
timestamp.Timer("Yousleptuntil")
将你的新程序保存为response.py，运行它：
$python3./response.py
PresstheRETURNkey.Countto3,andpressRETURNagain.
Startedtimerat1560714482.3772075
Countto3...
Yousleptuntil1560714484.1628013
函数和所需参数
新版本的timestamp模块现在需要一个msg参数。这很重要，因为你的第一个应用程序将无法运行，因为它没有将字符串传递给timestamp.Timer函数：
$python3./sleeptest.py
TestingPythonsleep()...
Traceback(mostrecentcalllast):
File"./sleeptest.py",line8,in
timestamp.Timer()
TypeError:Timer()missing1requiredpositionalargument:'msg'
你能修复你的sleeptest.py应用程序，以便它能够与更新后的模块一起正确运行吗?
变量和函数
通过设计，函数限制了变量的范围。换句话说，如果在函数内创建一个变量，那么这个变量只在这个函数内起作用。如果你尝试在函数外部使用函数内部出现的变量，就会发生错误。
下面是对response.py应用程序的修改，尝试从timestamp.Timer()函数外部打印msg变量：
#!/usr/bin/envpython3
frommymodularityimporttimestamp
print("PresstheRETURNkey.Countto3,andpressRETURNagain.")
input()
timestamp.Timer("Startedtimerat")
print("Countto3...")
input()
timestamp.Timer("Yousleptfor")
print(msg)
试着运行它，查看错误：
$python3./response.py
PresstheRETURNkey.Countto3,andpressRETURNagain.
Startedtimerat1560719527.7862902
Countto3...
Yousleptfor1560719528.135406
Traceback(mostrecentcalllast):
File"./response.py",line15,in
print(msg)
NameError:name'msg'isnotdefined
应用程序返回一个NameError消息，因为没有定义msg。这看起来令人困惑，因为你编写的代码定义了msg，但你对代码的了解比Python更深入。调用函数的代码，不管函数是出现在同一个文件中，还是打包为模块，都不知道函数内部发生了什么。一个函数独立地执行它的计算，并返回你想要它返回的内容。这其中所涉及的任何变量都只是本地的：它们只存在于函数中，并且只存在于函数完成其目的所需时间内。
Return语句
如果你的应用程序需要函数中特定包含的信息，那么使用return语句让函数在运行后返回有意义的数据。
时间就是金钱，所以修改timestamp函数，以使其用于一个虚构的收费系统：
#!/usr/bin/envpython3
importtime
defTimer(msg):
print(str(msg)+str(time.time()))
charge=.02
returncharge
现在，timestamp模块每次调用都收费2美分，但最重要的是，它返回每次调用时所收取的金额。
以下一个如何使用return语句的演示：
#!/usr/bin/envpython3
frommymodularityimporttimestamp
print("PressRETURNforthetime(costs2cents).")
print("PressQRETURNtoquit.")
total=0
whileTrue:
kbd=input()
ifkbd.lower()=="q":
print("Youowe$"+str(total))
exit()
else:
charge=timestamp.Timer("Timeis")
total=total+charge
在这个示例代码中，变量charge为timestamp.Timer()函数的返回，它接收函数返回的任何内容。在本例中，函数返回一个数字，因此使用一个名为total的新变量来跟踪已经进行了多少更改。当应用程序收到要退出的信号时，它会打印总花费：
$python3./charge.py
PressRETURNforthetime(costs2cents).
PressQRETURNtoquit.
Timeis1560722430.345412
Timeis1560722430.933996
Timeis1560722434.6027434
Timeis1560722438.612629
Timeis1560722439.3649364
q
Youowe$0.1
内联函数
函数不必在单独的文件中创建。如果你只是针对一个任务编写一个简短的脚本，那么在同一个文件中编写函数可能更有意义。唯一的区别是你不必导入自己的模块，但函数的工作方式是一样的。以下是时间测试应用程序的最新迭代：
#!/usr/bin/envpython3
importtime
total=0
defTimer(msg):
print(str(msg)+str(time.time()))
charge=.02
returncharge
print("PressRETURNforthetime(costs2cents).")
print("PressQRETURNtoquit.")
whileTrue:
kbd=input()
ifkbd.lower()=="q":
print("Youowe$"+str(total))
exit()
else:
charge=Timer("Timeis")
total=total+charge
它没有外部依赖(Python发行版中包含time模块)，产生与模块化版本相同的结果。它的优点是一切都位于一个文件中，缺点是你不能在其他脚本中使用Timer()函数，除非你手动复制和粘贴它。
全局变量
在函数外部创建的变量没有限制作用域，因此它被视为全局变量。
全局变量的一个例子是在charge.py中用于跟踪当前花费的total变量。total是在函数之外创建的，因此它绑定到应用程序而不是特定函数。
应用程序中的函数可以访问全局变量，但要将变量传入导入的模块，你必须像发送msg变量一样将变量传入模块。
全局变量很方便，因为它们似乎随时随地都可用，但也很难跟踪它们，很难知道哪些变量不再需要了但是仍然在系统内存中停留(尽管Python有非常好的垃圾收集机制)。
但是，全局变量很重要，因为不是所有的变量都可以是函数或类的本地变量。现在你知道了如何向函数传入变量并获得返回，事情就变得容易了。
以上内容为大家介绍了使用Python函数进行模块化，希望对大家有所帮助，如果想要了解更多Python相关知识，请关注IT培训机构:千锋教育。http://www.mobiletrain.org/
