لقد تعلمت بالفعل أنه ليس من الملائم كتابة برامج أطول في مفسر بايثون - وحدة تحكم بايثون التفاعلية (Python interactive console)- وكنت تكتب نصوص بايثون الخاصة بك كـ ملفات نصية بامتداد .py.

يمكن تعديل النصوص وتنفيذها بشكل متكرر بسهولة. يعمل هذا بشكل جيد حتى النقطة التي يصبح فيها من المحدود جدًا الاحتفاظ بكل التعليمات البرمجية الخاصة بنا في ملف واحد (على سبيل المثال، يصبح النص طويلًا جدًا، وتتكرر أجزاء من التعليمات البرمجية في نصوص مختلفة).

هل يمكننا تنظيم التعليمات البرمجية الخاصة بنا بشكل أفضل من ذلك؟

الوحدات (Modules)

يسمح لنا بايثون بتنظيم التعليمات البرمجية في وحدات (modules). الوحدة (module) هي شيء مثل صندوق يحتوي على بعض التعليمات البرمجية الجاهزة للاستخدام. يمكننا سحبها من الرف، استيرادها (import)، ثم استخدامها في النص الخاص بنا.

على سبيل المثال، يمكنك استيراد الدالة (function) sqrt من الوحدة (module) math:

from math import sqrt

print(sqrt(2))

في هذه الحالة، الوحدة (module) math (مكتبة بايثون القياسية - Python standard library) تحتوي على مجموعة من الدوال (functions) والثوابت الرياضية المختلفة. باستخدام الأمر<from <module> import <names قمنا بسحب دالة واحدة sqrt من وحدات math ، والتي تشير إلى الدالة التي تحسب الجذر التربيعي، وجعلناها متاحة في برنامجنا.

بدلاً من ذلك، يمكنك استيراد وحدة (module) كاملة والوصول إلى أسمائها من خلال اسم الوحدة (module) والنقطة (.)، على سبيل المثال:

import math

print(math.cos(math.pi))

... أو:

import turtle

turtle.left(90)
turtle.color('red')
turtle.forward(100)
turtle.exitonclick()

الحزم (Packages)

تسمح بايثون بنوع خاص من الوحدات (modules) التي تحتوي بدورها على وحدات فرعية (sub-modules). تسمى الوحدة (module) التي هي عبارة عن مجموعة من الوحدات (modules) حزمة (package) في مصطلحات بايثون. يمكن أن تحتوي الحزمة (package) على حزم فرعية (sub-packages)، وفي المشاريع الأكثر تعقيدًا، من الشائع أن يكون هناك عدة مستويات من الوحدات الفرعية (sub-modules).

لا تخف! لا يختلف استيراد وحدة فرعية (sub-module) من حزمة (package) عن الوحدة (module) العادية ذات المستوى الأعلى. يتم فصل الوحدات الفرعية (sub-modules) بنقاط، ولكن بصرف النظر عن ذلك، فإنك تعمل معها بنفس الطريقة:

import os       # os هي حزمة (package)
import os.path  # path هي وحدة فرعية (submodule) من حزمة os، os.path هو اسم وحدة كامل (full module name)

directory = "./test"
if not os.path.exists(directory):
    os.mkdir(directory)

وحدات مخصصة (Custom modules)

يمكنك أيضًا إنشاء وحدتك (module) الخاصة، ببساطة عن طريق إنشاء ملف بايثون. ستكون الدوال والمتغيرات (والكائنات المسماة الأخرى) التي تنشئها هناك متاحة في البرامج التي تستورد هذه الوحدة (module) فيها.

هيا نجربها. أولاً، قم بإنشاء ملف بايثون جديد باسم meadow.py واكتب:

meadow_colour = 'green'
number_of_kitties = 28

def description():
    return 'The meadow is {colour}. There are {number} kitties.'.format(
        colour=meadow_colour, number=number_of_kitties)

ثم اكتب في ملف آخر باسم write.py بالمحتوى التالي:

import meadow

print(meadow.description())

وقم بتشغيل:

$ python3 write.py

لا تنسَ وجود كلا الملفين (meadow.py و write.py) في نفس المجلد.

آليات الاستيراد والآثار الجانبية غير المرغوب فيها (Import mechanics and undesired side-effects)

ماذا يفعل الأمر import meadow بالضبط؟

أولاً، تبحث بايثون عن ملف مطابق (meadow.py) وتقوم بتشغيل جميع الأوامر في الملف، من الأعلى إلى الأسفل، كما لو كان نصًا عاديًا. بمجرد الانتهاء، يتم حفظ جميع الأسماء في النطاق العام (المتغيرات والدوال، إلخ) وجعلها متاحة للاستخدام خارج الوحدة (module).

عند محاولة استيراد نفس الوحدة (module) مرة أخرى، لا يتم تنفيذ الأوامر الموجودة في الوحدة وتعيد بايثون استخدام الوحدة التي تم تهيئتها بالفعل.

جربها! اكتب في نهاية meadow.py:

print('The meadow is green!')

ثم قم بتشغيل python في سطر الأوامر (إذا كان لديك بالفعل مترجم بايثون تفاعلي مفتوح، أغلقه، وقم بتشغيله مرة أخرى) وأدخل:

>>> import meadow
The meadow is green!
>>> import meadow
>>> import meadow
>>>

تظهر الرسالة التي نطبعها في نهاية الوحدة (module) مرة واحدة فقط.

عندما تقوم الوحدة (module) بـ "فعل شيء ما" (تطبع شيئًا، أو تسأل المستخدم، تكتب شيئًا في ملف)، نقول إن لها تأثيرًا جانبيًا (side effect). نسعى عمومًا لتجنب كتابة وحدات ذات آثار جانبية. الغرض من الوحدة (module) هو تزويدنا بـ دوال (functions)، والتي سنستخدمها لفعل شيء ما، وليس فعلها بدلاً منا. على سبيل المثال، عندما نكتب import turtle، لا تفتح نافذة. تفتح فقط عندما نكتب ()turtle.forward.

لذا من الأفضل حذف أمر print من وحدتنا (module).

مجلد واحد لكل مشروع (One directory for every project)

من الآن فصاعدًا، سنعمل على مشاريع أكبر تحتوي على المزيد من الملفات. نوصي بإنشاء مجلد لكل منهم.

أفضل ممارسات import (The import best practice)

عمليات استيراد بايثون حساسة لحالة الأحرف. import Spam يختلف عن import spam.

أين نضع عمليات الاستيراد؟ (Where to put the imports?)

احتفظ دائمًا بعمليات الاستيراد في أعلى النص الخاص بك قبل بدء التعليمات البرمجية الخاصة بك.

هل ترتيب عمليات الاستيراد مهم؟ (Does the order of the imports matter?)

بشكل عام، ترتيب عمليات الاستيراد غير مهم. على الرغم من ذلك، غالبًا ما نقوم بترتيب عمليات الاستيراد،

1) وحدات من مكتبة نظام بايثون (Python system library) (مثل math)

2) مكتبات الطرف الثالث (third-party libraries) (المثبتة باستخدام أمر pip)

3) عمليات استيراد من وحداتنا الخاصة

إذا قررت استيراد عدة أسماء من الوحدة (module)، فافعل ذلك في أمر استيراد واحد، على سبيل المثال:

from math import pi, sin, cos

قراءة متعمقة (Further reading)

يمكنك العثور على مزيد من المعلومات حول الاستيراد والوحدات هنا.