模塊可以讓代碼有邏輯地組織起來。將相關代碼分組到一個模塊中，可以使代碼更易于理解和使用。模塊化編程是指將大型的編程任務分解為單獨的、較小的、更易于管理的子任務或模塊的過程。可以像拼積木一樣將各個模塊拼湊在一起，以創建更大的應用程序。

在大型的編程項目中，模塊化編程有幾個優點。

①簡便性：一個模塊通常不關注整個的龐大問題，而只關注問題的一小部分。如果將大型項目拆成一個個模塊，那么在處理單個模塊時，待解決的問題較小，更容易解決問題。模塊化編程會使開發大型軟件更加容易，并且不易出錯。

②可維護性：模塊通常經過精心設計，以便它們在不同問題域之間建立邏輯邊界。如果以最小化相互依賴性的方式編寫模塊，那么降低了修改單個模塊時對程序其他部分產生影響的可能性。這使得由許多程序員組成的團隊在大型項目上協同工作更加簡單。

③可重用性：單個模塊中定義的功能可以被應用程序的其他部分輕松地重用(通過定義適當的接口)。這樣就不需要編寫重復的代碼。

④作用域：模塊通常定義一個單獨的名稱的空間，這有助于避免程序不同區域中的標識符之間發生沖突。

模塊

在Python中，定義模塊的方式有以下三種：

①使用Python編寫模塊。

②使用C編寫模塊，并在運行時動態加載模塊，如re(正則表達式)模塊。

③內建模塊，固有地包含在Python解釋器中，如itertools模塊。

在這三種方式下，都以相同的方式訪問模塊的內容：使用import語句。本書將重點主要放在用Python編寫的模塊上。使用Python編寫模塊的構建極其簡單，需要做的就是創建一個包含合法Python代碼的文件，然后為該文件命名，.py為擴展名。例如，在當前目錄下新建一個名為module.py的文件：

1. s = 'I love Python' 
2. l = [1, 2, 3] 
3.  
4. def f(arg): 
5.     print(arg) 
6.  
7. class C: 
8.     pass 

在module.py中定義了以下對象：

①s是一個字符串。

②l是一個列表。

③f是一個函數。

④C是一個類。

打開交互式解釋器，可以通過導入模塊來訪問這些對象：

1. >>> import module   # 導入之前定義的模塊 
2. >>> # 訪問模塊中的對象 
3. >>> print(module.s) 
4. I love Python 
5. >>> module.l 
6. [1, 2, 3] 
7. >>> module.f(123) 
8. 123 
9. >>> c = module.C() 
10. >>> c 
11. <module.C object at 0x10c465710> 

模塊搜索路徑

以上述示例的導入模塊語句import module為例，Python解釋器執行import語句時，將從以下路徑中搜索module.py：

①輸入腳本的目錄(如果以腳本模式運行)或當前目錄。

②PYTHONPATH環境變量(如果已設置)中包含的目錄列表(PYTHONPATH的格式取決于操作系統)。

③安裝Python時配置的與安裝相關的目錄列表。

在Python變量sys.path中，可以訪問生成的搜索路徑，該變量是從名為sys的模塊中獲取的：

1. >>> import sys 
2. >>> sys.path 
3. ['', '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python37.zip',
4.  '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7', 
5. '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/lib-dynload', 
6. '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.7/lib/python3.7/site-packages'] 

注意，sys.path的實際內容取決于安裝時的情況，因此，在不同計算機上的運行結果可能會有所不同。

為了確保可以找到模塊，需要執行以下操作之一：

①將module.py放入輸入腳本的目錄(如果以腳本模式運行)或當前目錄。

②在啟動Python解釋器之前，修改PYTHONPATH環境變量，以包含module.py所在的目錄，或者將module.py放入PYTHONPATH環境變量已經包含的目錄中。

③將module.py放入與安裝相關的目錄之一(可能沒有訪問權限，具體取決于操作系統)。