3.3 模块的搜索路径

在设计好模块之后，它应该放在何处呢？或许你会说，这很容易啊，把这个模块和想使用这个模块的Python文件放到同一个文件夹下不就行了吗？就如同前面的案例，parameters（模块）和calcalute.py（引用模块方）就放在同一个目录下。

的确，上述方法的确是一种解决方案，但并不是必需的。有时候，当项目很大时，我们希望模块能分门别类地处于不同地方，这时模块和引用方就难以共处于同一个目录下。如果还是按照原先介绍的方式，把一个第三方模块（如parameters）导入当前Python文件，就会产生没有找到模块的错误（ModuleNotFoundError）。

这种情况该如何处理呢？要解决这个问题，就需要了解一个重要的概念—模块搜索路径（Module Search Path）。这个路径存储在系统模块sys里，该模块中有一个全局变量path，可以用如下方法查看该变量值。

从输出可以看出，path本身是以一个列表的形式存在的，它列出的这些路径都是Python在导入模块时搜索的路径。这有点类似于操作系统的环境变量PATH。

为了加深理解，我们通过一个形象的例子让读者对环境变量有一个感性的认识。比如说，我们喊一句：“张三，你妈妈喊你回家吃饭！”可是“张三”在哪里呢？对于人们来说，认不认识“张三”都能给出一定的回应。如果你认识他，可能就会给他带个话；如果不认识他，也可能帮忙吆喝一声“张三，快点回家吧！”

然而，对于操作系统来说，假设“张三”代表的是一条命令，它若不认识“张三”是谁，也不知道他来自何处，便会“毫无情趣”地说：“不认识张三。”即返回not recognized as an internal or external command（错误的内部或外部命令），然后拒绝继续服务。

为了让操作系统“认识”张三，必须给操作系统有关张三的精确信息，如“XX省YY县ZZ乡QQ村张三”。这就好比某个命令的绝对路径。这种添加绝对路径的方式，无疑是正确的。

但其他问题又来了，如果“张三”代表的命令是用户经常用到的，每次呼叫这个“张三”，用户都在终端敲入“XX省YY县ZZ乡QQ村张三”，这无疑是非常烦琐的，有没有更加简单的办法呢？

答案是，当然有！聪明的设计人员想出了一个简单的策略，就是使用环境变量。把“XX省YY县ZZ乡QQ村”设置为常见的“环境”，当用户在终端敲入“张三”时，系统自动检测环境变量集合里有没有“张三”这个人，如果在“XX省YY县ZZ乡QQ村”中找到了，就自动将“张三”替换为这个精确的描述信息“XX省YYY县ZZ乡QQ村张三”，然后继续为用户服务。如果整个环境变量集合里都没有“张三”，再拒绝服务也不迟，如图3-2所示。

图3-2 环境变量的比喻

操作系统里没有上/下行政级别的概念，但却有父/子文件夹的概念，二者有异曲同工之处。对“XX省YY县ZZ乡QQ村”这条定位路径，操作系统可以用“/”来区分不同级别的文件夹，即XX省/YY县/ZZ乡/QQ村，而“张三”就像这个文件夹下的可执行命令。

下面我们给出环境变量的正式定义。环境变量是指在操作系统指定的运行环境中的一组参数，它包含一个或多个应用程序使用的信息。环境变量一般是多值的，即一个环境变量可以有多个值。

对于Windows、Linux等操作系统来说，它们都有一个系统级的环境变量PATH（路径）。当用户要求操作系统运行一个应用程序，却没有指定应用程序的完整路径时，操作系统首先会在当前路径下寻找该应用程序，如果找不到，便会到环境变量PATH指定的路径集合中寻找。若找到了，就执行它，否则，就给出错误提示。用户可以通过设置环境变量来指定程序运行的位置。

回到Python模块搜索路径的讨论上。类似地，按照这个逻辑，如果我们有办法把自己模块的路径告知sys.path，那么Python在导入模块时不就能找到这个模块了吗？

的确是这样。假设我们开发的模块在家目录的package下，即/home/yhily/package（这里的yhily为用户名，对于不同的用户名，路径也会有所不同），则可通过列表的append()方法把这个路径添加到sys.path。延续前面的案例（In [1]处已把sys模块导入内存），代码如下所示。

从最后一行的输出可以看到，我们自己模块的路径已经添加到Python的系统路径sys.path中了。然后，我们故意把parameters（模块）移动至其他路径下，即/home/yhily/package文件夹下，此时calcalute.py（引用模块方）和parameters.py程序已经不在同一目录下，然后我们在IPython中输入如下命令。

在上面的命令中，%run是IPython的魔法函数（第1章已介绍过），可以用它直接运行Python文件。从结果可以看出，程序运行无误。