Python：import语句的详细解析（绝对路径导入和相对路径导入）

日晨难再 2024-10-23 10:35:25 阅读 78

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Python

https://blog.csdn.net/weixin_45791458/category_12403403.html?spm=1001.2014.3001.5482

import语句是Python中一个很重要的机制，允许在一个文件中访问另一个文件的函数、类、变量等，本文就将进行详细介绍。

在具体谈论import语句前，首先介绍相关的前置知识——导入的搜索目录。

导入的搜索目录

既然要求在一个文件访问其他文件，那么如何找到其他文件就是一个问题，这由sys包中的path列表决定，它在Python解释器在启动时会自动初始化，并属于整个Python解释器而不是某个文件。

初始化后的sys.path列表由多个元素组成，每个元素都是一个字符串，表示在导入时会依次搜索的路径（除内建模块外，比如math）。

sys.path列表第一个元素会根据Python解释器的启动方式而定：

1、如果是以交互式启动，则会被设置为空字符串，以表示当前工作目录，如例1所示（空字符串永远代表当前工作目录，即使在交互式Python中使用os.chdir函数改变了当前工作目录）。

<code># 例1

# 命令行

(test) C:\Users\12078\Desktop>python

Python 3.10.14 | packaged by Anaconda, Inc. | (main, May 6 2024, 19:44:50) [MSC v.1916 64 bit (AMD64)] on win32

Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.

>>> import sys

>>> sys.path

['', 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\python310.zip', 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\DLLs', 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib', 'D:\\Anaconda\\envs\\test', 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\site-packages']

2、如果以python -m命令启动，则会被设置当前工作目录，如例2所示（注意其与例1的区别）。

# 例2

# 文件test1.py

import sys

print(sys.path)

# 命令行

(test) C:\Users\12078\Desktop>python -m example.test1

['C:\\Users\\12078\\Desktop', 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\python310.zip', 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\DLLs', 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib', 'D:\\Anaconda\\envs\\test', 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\site-packages']

3、如果是以普通的python命令启动（最常见），则会被设置为命令行中脚本文件所在的目录，如例3所示（本文将这种情况为例）。

# 例3

# 文件test1.py

import sys

print(sys.path)

# 命令行

(test) C:\Users\12078\Desktop>python .\example\test1.py

['C:\\Users\\12078\\Desktop\\example', 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\python310.zip', 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\DLLs', 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib', 'D:\\Anaconda\\envs\\test', 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\site-packages']

sys.path列表中的其他元素还包括环境变量PYTHONPATH中指定的目录、标准库路径、site-packages目录等。该列表可以在程序执行时被添加、删除元素，就像一个普通的列表那样，但是这是需要谨慎，因为可能出现导入相关的问题。

import语句的语法

下面是Python官方文档中，对于import语句的描述，由于imort语句分为基本import语句和from import语句，下面将分别讨论。

import_stmt ::= "import" module ["as" identifier] ("," module ["as" identifier])*

| "from" relative_module "import" identifier ["as" identifier]

("," identifier ["as" identifier])*

| "from" relative_module "import" "(" identifier ["as" identifier]

("," identifier ["as" identifier])* [","] ")"

| "from" relative_module "import" "*"

module ::= (identifier ".")* identifier

relative_module ::= "."* module | "."+

基本import语句

基本import语句的执行分两步进行，首先会在导入的搜索目录中，根据模块的import路径查找并导入（如果已导入，则不会重复导入），随后在import语句执行位置所在的命名空间定义若干标识符（代表了模块类的实例）。

import路径

一个以.py后缀的文件或包（即目录）可以代表一个模块，对于import路径，路径分隔符不再是斜杠（对于Linux系统）或反斜杠（对于Windows系统）而是点，且对于.py后缀的文件不添加.py后缀。由于是在导入的搜索目录中对import路径进行查找，所以同一个文件，如果在不同的搜索路径下导入，使用的import路径是不同的。

图1展示了例3的文件结构，例4给出了几个import路径的示例，假设执行的是test1.py文件（因此'C:\\Users\\12078\\Desktop\\example'是sys.path列表的第一个元素）。

图1 文件结构

<code># 例4

Package # 这是一个包的import路径

Package.__init__ # 这是一个.py文件的import路径

Package.test2 # 这是一个.py文件的import路径

example.Package # 这是不合法的, 要相对sys.path中的路径

example.Package.test2 # 这是不合法的, 要相对sys.path中的路径

Package.test2.func1 # 这是不合法的, 一个函数不是模块

模块导入

导入一个模块，会执行模块内的所有代码（包也是一种模块，对于这种模块来说是指执行了包中的__init__.py文件），并在sys.modules字典（它和sys.path一样属于整个Python解释器）中以添加模块的import路径为键，模块对象为值，如例5所示，假设执行的是test1.py文件。Python解释器根据import路径避免重复导入，注意这不是绝对路径，所以可能两个同名文件的import路径相同导致第二个导入无法进行，也可能同一个文件因为其具有不同的import路径被重复导入。

# 例5

# 文件test1.py

import sys

print(sys.modules)

import Package.test2

print(sys.modules)

import Package

# 文件__init__.py

def fun():

print("func in __init__.py")

print("This is a package's __init__.py")

# 文件test2.py

def fun1c():

print("func1 in test2.py")

def fun2c():

print("func2 in test2.py")

print("This is test2.py")

# 命令行

(test) C:\Users\12078\Desktop>python .\example\test1.py

{'sys': <module 'sys' (built-in)>, 'builtins': <module 'builtins' (built-in)>, '_frozen_importlib': <module '_frozen_importlib' (frozen)>, '_imp': <module '_imp' (built-in)>, '_thread': <module '_thread' (built-in)>, '_warnings': <module '_warnings' (built-in)>, '_weakref': <module '_weakref' (built-in)>, '_io': <module '_io' (built-in)>, 'marshal': <module 'marshal' (built-in)>, 'nt': <module 'nt' (built-in)>, 'winreg': <module 'winreg' (built-in)>, '_frozen_importlib_external': <module '_frozen_importlib_external' (frozen)>, 'time': <module 'time' (built-in)>, 'zipimport': <module 'zipimport' (frozen)>, '_codecs': <module '_codecs' (built-in)>, 'codecs': <module 'codecs' from 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\codecs.py'>, 'encodings.aliases': <module 'encodings.aliases' from 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\encodings\\aliases.py'>, 'encodings': <module 'encodings' from 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\encodings\\__init__.py'>, 'encodings.utf_8': <module 'encodings.utf_8' from 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\encodings\\utf_8.py'>, '_codecs_cn': <module '_codecs_cn' (built-in)>, '_multibytecodec': <module '_multibytecodec' (built-in)>, 'encodings.gbk': <module 'encodings.gbk' from 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\encodings\\gbk.py'>, '_signal': <module '_signal' (built-in)>, '_abc': <module '_abc' (built-in)>, 'abc': <module 'abc' from 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\abc.py'>, 'io': <module 'io' from 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\io.py'>, '__main__': <module '__main__' from 'C:\\Users\\12078\\Desktop\\example\\test1.py'>, '_stat': <module '_stat' (built-in)>, 'stat': <module 'stat' from 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\stat.py'>, '_collections_abc': <module '_collections_abc' from 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\_collections_abc.py'>, 'genericpath': <module 'genericpath' from 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\genericpath.py'>, '_winapi': <module '_winapi' (built-in)>, 'ntpath': <module 'ntpath' from 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\ntpath.py'>, 'os.path': <module 'ntpath' from 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\ntpath.py'>, 'os': <module 'os' from 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\os.py'>, '_sitebuiltins': <module '_sitebuiltins' from 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\_sitebuiltins.py'>, '_distutils_hack': <module '_distutils_hack' from 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\site-packages\\_distutils_hack\\__init__.py'>, 'site': <module 'site' from 'D:\\Anaconda\\envs\\test\\lib\\site.py'>}

This is a package's __init__.py

This is test2.py

可以看出，在test2.py文件（导入）执行前，Package包中的__init__.py文件先（导入）执行了，因为所有import路径上的目录（包）会从浅到深依次导入，最后导入目标模块，从导入后的sys.modules字典中也可以看到Package包比Package.test2模块添加得更早。如果在此之后，再次导入Package，__init__.py文件不会再（导入）执行了，因为Python解释器会避免重复导入。

定义标识符

在import语句执行后，会在当前命名空间定义标识符，引用了被导入的模块，用于访问导入的模块（对于导入的包，指的是其__init__.py文件）中全局命名空间下的函数、类、变量等，需要注意的是导入是针对整个Python解释器而言的，而定义标识符是针对在当前命名空间而言的，两个步骤并不一定会全部完成（如例8的as子句和之后的from import语句所示）。Python解释器中所有导入的模块都会在sys.modules字典中创建键值对，使用它可以访问所有导入的模块（谨慎使用，因为这允许一个文件可以访问另一个文件中导入的模块）。

例6中展示了在当前命名空间定义标识符的过程。

# 例6

# 文件test1.py

import math

import Package.test2 # 首先导入（执行）Package包, 随后导入（执行）Package.test2模块, 最后在全局命名空间定义标识符Package和Package.test2

Package.func() # 可以用标识符调用__init__.py中的函数

Package.test2.func1() # 可以用标识符调用test2.py中的函数

import sys

sys.modules["Package"].func() # 可以用sys.modules字典来调用__init__.py中的函数

sys.modules["Package.test2"].func1() # 也可以用sys.modules字典来调用test2.py中的函数

def ttt():

Package.func() # 局部命名空间可以访问全局命名空间的标识符

ttt() # 调用ttt函数

# 文件__init__.py

def func():

print("func in __init__.py")

print("This is a package's __init__.py")

# 文件test2.py

import sys

print(sys.modules["math"].sqrt(4)) # 使用sys可以让一个文件访问不是在该文件中导入的模块

def func1():

print("func1 in test2.py")

def func2():

print("func2 in test2.py")

print("This is test2.py")

# 命令行

(test) C:\Users\12078\Desktop>python .\example\test1.py

This is a package's __init__.py

2

This is test2.py

func in __init__.py

func1 in test2.py

func in __init__.py

func1 in test2.py

func in __init__.py

控制导入模块的执行

如果希望某些代码在模块导入时不执行，则可以如例7所示，这利用了只有直接执行而非导入执行时，__name__变量才为"__main__"的性质。

# 例7

# 文件test1.py

import Package.test2 # 首先导入（执行）Package包, 随后导入（执行）Package.test2模块, 最后在全局命名空间定义标识符Package和Package.test2

Package.func() # 可以调用__init__.py中的函数了

Package.test2.func1() # 可以调用test2.py中的函数了

def ttt():

Package.func() # 局部命名空间可以访问全局命名空间的标识符

ttt() # 调用ttt函数

# 文件__init__.py

def func():

print("func in __init__.py")

if __name__ == "__main__":

print("This is a package's __init__.py")

# 文件test2.py

def func1():

print("func1 in test2.py")

def func2():

print("func2 in test2.py")

if __name__ == "__main__":

print("This is test2.py")

# 命令行

(test) C:\Users\12078\Desktop>python .\example\test1.py

func in __init__.py

fun1c in test2.py

func in __init__.py

as子句

如果模块的路径很长，则定义的标识符也会很长，此时使用as子句就可以用指定的标识符代表该模块，如例8所示，需要小心这可能会导致标识符的覆盖问题。

# 例8

# 文件test1.py

import sys

import Package.test2 as t2 # 首先导入（执行）Package包, 随后导入（执行）Package.test2模块, 最后在全局命名空间定义标识符t2

# Package.func() 不可以调用__init__.py中的函数, 因为虽然Package包被导入, 但此时没有定义该标识符

sys.modules["Package"].func() # 此时只能用sys.modules字典来调用__init__.py中的函数

# Package.test2.func1() 不可以调用test2.py中的函数，因为虽然Package.test2模块被导入, 但此时没有定义该标识符

t2.func1() # 可以用新的标识符调用test2.py中的函数

sys.modules["Package.test2"].func1() # 也可以用sys.modules字典来调用test2.py中的函数

import Package.test2 # 由于Package包和Package.test2模块已被导入, 这导致直接在全局命名空间定义标识符Package和Package.test2

Package.func() # 用标识符来调用__init__.py中的函数

Package.test2.func1() # 用标识符来调用test2.py中的函数

# 文件__init__.py

def func():

print("func in __init__.py")

if __name__ == "__main__":

print("This is a package's __init__.py")

# 文件test2.py

def func1():

print("func1 in test2.py")

def func2():

print("func2 in test2.py")

if __name__ == "__main__":

print("This is test2.py")

# 命令行

(test) C:\Users\12078\Desktop>python .\example\test1.py

func in __init__.py

func1 in test2.py

func in __init__.py

func1 in test2.py

多重import语句

多个import语句可以合并为同一个语句，当语句包含多个子句（由逗号分隔）时这两个步骤将对每个子句分别执行，如同这些子句被分成独立的import语句一样，例9重写了例8。

# 例9

# 文件test1.py

import Package.test2 as t2, Package.test2 # 首先导入（执行）Package包, 随后导入（执行）Package.test2模块, 接着在全局命名空间定义标识符t2, 最后在全局命名空间定义标识符Package和Package.test2

t2.func1() # 用新的标识符调用test2.py中的函数

Package.func()

Package.test2.func1()

# 文件__init__.py

def func():

print("func in __init__.py")

if __name__ == "__main__":

print("This is a package's __init__.py")

# 文件test2.py

def func1():

print("func1 in test2.py")

def func2():

print("func2 in test2.py")

if __name__ == "__main__":

print("This is test2.py")

# 命令行

(test) C:\Users\12078\Desktop>python .\example\test1.py

fun1c in test2.py

func in __init__.py

fun1c in test2.py

删除导入的模块

如果想完全删除导入的模块，其实也就是删除只想其的所有引用，每个被导入的模块有两处引用，来自import语句引入的标识符和sys.modules字典中的键值对，所以可以直接使用del语句删除import语句引入的标识符，然后del语句删除sys.modules字典中的值（这之后允许再次导入，因为解释器是根据sys.modules中的import路径决定是否能重新导入），只有删除了这两个引用，才能完全删除导入的模块，如例10所示。

# 例10

# 命令行

(test) C:\Users\12078\Desktop>python

>>> import Package

This is a package's __init__.py

>>> import sys

>>> sys.getrefcount(Package) # getrefcount函数可以得到一个对象的引用个数

3 # 三处引用分别来自于Packge标识符、sys.modules字典和getrefcount函数执行时临时添加的

>>> del sys.modules["Package"]

>>> sys.getrefcount(Package)

2

>>> del Package

from import语句

首先按照简单的情况分析，即from后跟着的路径可以像之前一样是一个普通的import路径（为区别，称为绝对路径）。在文末会对相对路径导入进行讨论，这是from import语句特有的。

import路径

与基本import语句一样，一个以.py后缀的文件或包（即目录）可以代表一个模块，对于import路径，路径分隔符不再是斜杠（对于Linux系统）或反斜杠（对于Windows系统）而是点，且对于.py后缀的文件不添加.py后缀。

模块导入

根据import路径的不同，from import语句会有不同的效果，如import路径代表了一个包，则import后的必须是一个包（目录）内（注意不是__init__.py文件中）的模块；如import路径代表了一个.py文件，则import后的必须是该文件内的全局命名空间下的函数、类、变量等。

与基本import语句相同，所有import路径上的目录（包）会从浅到深依次导入（执行），对于import路径代表了一个包，包内的模块是最后导入（执行）的。所有导入的模块都会在sys.modules字典（它和sys.path一样属于整个Python解释器）中以添加模块的import路径为键，模块对象为值。

定义标识符

如果import后的是一个包内的模块，会在当前命名空间定义标识符，引用了import后被导入的模块（注意，虽然所有import路径上的目录（包）会从浅到深依次导入，但不会定义标识符），用于访问导入的模块（对于导入的包，指的是其__init__.py文件）中全局命名空间下的函数、类、变量等；如果import路径代表了一个.py文件，则import后的函数、类、变量标识符会被引入，如例11所示。如果import后是*，代表包内的所有模块或py文件内全局命名空间的所有标识符

# 例11

# 文件test1.py

from Package import test2 # 首先导入（执行）Package包, 随后导入（执行）Package.test2模块, 最后在全局命名空间定义标识符test2

# 上面的导入的效果就像是 import Package.test2 as test2, 导入（执行）了Package包但没有定义Package标识符

# Package.func() 不可以调用__init__.py中的函数, 因为虽然Package包被导入, 但此时没有定义该标识符

import sys

sys.modules["Package"].func() # 此时只能用sys.modules字典来调用__init__.py中的函数

from Package.test2 import func1 # 在全局命名空间定义标识符func1

from Package.test2 import func2 # 在全局命名空间定义标识符func2

func1()

func2()

# 文件__init__.py

def func():

print("func in __init__.py")

if __name__ == "__main__":

print("This is a package's __init__.py")

# 文件test2.py

def func1():

print("func1 in test2.py")

def func2():

print("func2 in test2.py")

if __name__ == "__main__":

print("This is test2.py")

# 命令行

(test) C:\Users\12078\Desktop\example>python test1.py

func in __init__.py

func1 in test2.py

func2 in test2.py

as子句

这部分的与基本import语句相同。

多重from import语句

多个from import语句可以合并为同一个语句，当语句包含多个子句（由逗号分隔，如果用可选的小括号包围时结尾可以有多余的逗号）时如同这些子句被分成独立的import语句一样，例12重写了例11。

# 例12

# 文件test1.py

from Package.test2 import func1, func2 # 首先导入（执行）Package包, 随后导入（执行）Package.test2模块, 最后在全局命名空间定义标识符func1和func2

# from Package.test2 import (func1, func2) 等价表示

# from Package.test2 import (func1, func2,) 等价表示

func1()

func2()

# 文件__init__.py

def func():

print("func in __init__.py")

if __name__ == "__main__":

print("This is a package's __init__.py")

# 文件test2.py

def func1():

print("func1 in test2.py")

def func2():

print("func2 in test2.py")

if __name__ == "__main__":

print("This is test2.py")

# 命令行

(test) C:\Users\12078\Desktop\example>python test1.py

func in __init__.py

func1 in test2.py

func2 in test2.py

删除导入的模块

这部分的与基本import语句相同。

相对路径导入

相对导入是一个难点，本节将详细解释。

首先忘掉sys.path列表，相对路径导入并不是在导入的搜索目录中进行搜索。我们将前面带有若干点.的路径和只由若干点组成的路径称为相对路径。

当一个模块还未完全被导入（执行）时，其实就能在sys.modules中看到它了，如例13所示。

# 例13

# 文件test1.py

from Package.test2 import func1, func2 # 首先导入（执行）Package包, 随后导入（执行）Package.test2模块, 最后在全局命名空间定义标识符func1和func2

# 文件__init__.py

def func():

print("func in __init__.py")

if __name__ == "__main__":

print("This is a package's __init__.py")

# 文件test2.py

import sys

print(sys.modules)

def func1():

print("func1 in test2.py")

def func2():

print("func2 in test2.py")

if __name__ == "__main__":

print("This is test2.py")

# 命令行

(test) C:\Users\12078\Desktop\example>python test1.py

这和相对路径导入有什么关系呢？其实相对导入是通过sys.modules中本模块的import路径反查绝对路径来查找的。有一点需要注意，绝对路径的层级不能高于本模块的import路径的第一级。这也许听起来令人费解，例14展示了一个具体的例子。

# 例14

# 文件test1.py

from Package.test2 import func1, func2 # 首先导入（执行）Package包, 随后导入（执行）Package.test2模块, 最后在全局命名空间定义标识符func1和func2

# 文件__init__.py

def func():

print("func in __init__.py")

if __name__ == "__main__":

print("This is a package's __init__.py")

# 文件test2.py

import sys

print(sys.modules)

print(sys.path)

del sys.path[0]

print(sys.path)

from .test3 import *

from . import test3

# from ..Package.test3 import * 报错：ImportError: attempted relative import beyond top-level package

# from .. import Package 报错：ImportError: attempted relative import beyond top-level package

print(sys.modules)

def func1():

print("func1 in test2.py")

def func2():

print("func2 in test2.py")

if __name__ == "__main__":

print("This is test2.py")

# 文件test3.py（与test2.py一起在Package中）

def func3():

print("func3 in test3.py")

# 命令行

(test) C:\Users\12078\Desktop\example>python test1.py

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['C:\\Users\\12078\\Desktop\\example', 'D:\\Anaconda\\python39.zip', 'D:\\Anaconda\\DLLs', 'D:\\Anaconda\\lib', 'D:\\Anaconda', 'D:\\Anaconda\\lib\\site-packages', 'D:\\Anaconda\\lib\\site-packages\\win32', 'D:\\Anaconda\\lib\\site-packages\\win32\\lib', 'D:\\Anaconda\\lib\\site-packages\\Pythonwin']

['D:\\Anaconda\\python39.zip', 'D:\\Anaconda\\DLLs', 'D:\\Anaconda\\lib', 'D:\\Anaconda', 'D:\\Anaconda\\lib\\site-packages', 'D:\\Anaconda\\lib\\site-packages\\win32', 'D:\\Anaconda\\lib\\site-packages\\win32\\lib', 'D:\\Anaconda\\lib\\site-packages\\Pythonwin']

import路径前的一个点表示当前模块的包（该例中指Package目录）内，而两个点表示所处的包的父包（该例中指example目录）内，以此类推，只使用一个点表示表示当前模块的包，而两个点表示当前模块所处的包的父包，以此类推。

文件一中使用from import语句和绝对路径导入了test2.py文件，在test2.py文件中，首先将sys.path中的第一个元素删除（这是为了确保相对导入与sys.path无关），随后使用了相对路径导入，其中前两种是正确的，而后两种是错误的，因为它们使用两个点访问了..(该例中指example目录)，而test2.py的import路径是Package.test2，两个点已经高于Package目录了。这就意味着，绝对导入在某种情况下是错误的，比如在例14中，直接执行test2.py文件是错误的(python test2.py)，因为此时test2模块的import路径将会是test2而一个点已经高于它了。

这看起来很神奇，test2.py文件是否能使相对路径导入同目录的其他文件，取决于其运行方式。这也决定了相对导入是不可能单独使用的，它需要知道当前模块的import路径。

例14最后的结果显示，test3.py文件被导入后的import路径是Package.test3，这其实也是直接通过test2.py的import路径推断出来的，而与sys.path无关。

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Python：import语句的详细解析（绝对路径导入和相对路径导入）

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