Modules: למה מחלקים לקבצים, import, from ו-as

מה נלמד?#

• מהו Module (מודול).
• למה מחלקים פרויקט לכמה קבצים.
• שלוש צורות ייבוא: import, from ... import, as.
• מה בדיוק קורה כש-Python מייבאת קובץ.

למה צריך את זה?#

כבר השתמשנו במודולים: import os, import logging, import socket. היום נכתוב משלנו.

פרויקט אמיתי הוא מאות ואלפי שורות. קובץ אחד ענק הוא:

• קשה לנווט — איפה הפונקציה ששולחת מייל? שורה 1,840?
• קשה לעבוד בצוות — שלושה מפתחים עורכים את אותו קובץ ונתקלים זה בזה (ב-Git, מחר).
• קשה לשימוש חוזר — פונקציית ולידציה טובה “תקועה” בתוך קובץ של משחק.

חלוקה לקבצים היא Separation of Concerns ברמת הפרויקט. בנושא Backend ומסדי נתונים השרת יחולק בדיוק כך: main.py (Routes), db.py (גישה למסד), models.py.

הסבר מהבסיס#

מהו Module?#

Module = כל קובץ .py. זהו. כל קובץ Python שכתבתם הוא כבר מודול, ואפשר לייבא ממנו פונקציות, קבועים ומשתנים לקובץ אחר.

• שם המודול = שם הקובץ בלי .py. הקובץ prices.py ‏←‏ המודול prices.
• לכן שמות קבצים חייבים להיות שמות חוקיים ב-Python: snake_case, בלי מקפים (my-utils.py לא ייובא!), ולא מתחילים בספרה.

שלוש צורות ייבוא#

מה קורה בזמן import?#

1. Python מחפשת את הקובץ: קודם בתיקייה של הסקריפט שהרצתם, ואחר כך בספריות של Python.
2. Python מריצה את כל הקובץ מלמעלה למטה, פעם אחת: יוצרת את הפונקציות והקבועים, ומריצה כל קוד ברמה הראשית.
3. התוצאה נשמרת. import נוסף לאותו מודול לא מריץ שוב.

סעיף 2 חשוב מאוד, ונראה את ההשלכות שלו בטעות הנפוצה.

__pycache__#

אחרי ייבוא ראשון תופיע תיקייה בשם __pycache__ עם קבצי .pyc. זה ה-Bytecode (נושא מחשב, מערכת הפעלה ורשת!) של המודולים, שנשמר כדי שבפעם הבאה הייבוא יהיה מהיר יותר. לא נוגעים בה, ובפרויקטי Git מתעלמים ממנה (נראה ב-.gitignore בנושא Git ו-GitHub).

תחביר#

# file: prices.py   (the module)
VAT_RATE = 0.17

def add_vat(amount):
    return amount * (1 + VAT_RATE)

# file: main.py     (uses the module; same folder)
import prices
prices.add_vat(100)

from prices import add_vat, VAT_RATE
add_vat(100)

import prices as p
p.add_vat(100)

from prices import add_vat as with_vat
with_vat(100)

סדר מקובל בראש קובץ: קודם ייבוא מהספרייה הסטנדרטית (os, json), שורה ריקה, ואז ייבוא מהמודולים שלכם.

דוגמת קוד ראשונה#

צרו תיקייה week-2/shop/, ובה שני קבצים.

week-2/shop/prices.py:

VAT_RATE = 0.17


def add_vat(amount):
    return round(amount * (1 + VAT_RATE), 2)


def apply_discount(amount, percent):
    return round(amount - amount * percent / 100, 2)

week-2/shop/main.py:

import prices

base_price = 200
discounted = prices.apply_discount(base_price, 10)
final_price = prices.add_vat(discounted)

print("Base:", base_price)
print("After 10% discount:", discounted)
print("With VAT (" + str(prices.VAT_RATE) + "):", final_price)

הרצה (מתוך week-2/shop): python main.py

פלט:

Base: 200
After 10% discount: 180.0
With VAT (0.17): 210.6

פירוק הקוד שורה אחר שורה#

דוגמה נוספת#

שלוש צורות הייבוא, ומודול שני. הוסיפו את week-2/shop/validation.py:

MIN_NAME_LENGTH = 2


def is_valid_price(price):
    return isinstance(price, (int, float)) and price >= 0


def is_valid_name(name):
    return len(name.strip()) >= MIN_NAME_LENGTH

ועדכנו את main.py:

import prices as p
from validation import is_valid_price, is_valid_name

products = [("Laptop", 3500), ("X", 20), ("Mouse", -5), ("Desk", 900)]

for name, price in products:
    if not is_valid_name(name):
        print("Skipping invalid name:", repr(name))
    elif not is_valid_price(price):
        print("Skipping invalid price for", name, ":", price)
    else:
        print(name, "->", p.add_vat(price), "NIS incl. VAT")

פלט:

Laptop -> 4095.0 NIS incl. VAT
Skipping invalid name: 'X'
Skipping invalid price for Mouse : -5
Desk -> 1053.0 NIS incl. VAT

פירוק:

• import prices as p — כינוי קצר. ניגשים עם p.add_vat.
• from validation import is_valid_price, is_valid_name — מייבאים רק את שתי הפונקציות, ומשתמשים בהן ישירות, בלי קידומת.
• repr(name) — מציגה את הערך עם מירכאות ('X'), כמו %r בלוגים.
• מבנה הפרויקט: prices.py = לוגיקה של מחירים. validation.py = כללי תקינות. main.py = מחבר ומריץ. כל קובץ באחריות אחת.

טעות נפוצה#

הטעות 1: קוד “בדיקה” ברמה הראשית של מודול. נניח שבתחתית prices.py הוספתם בדיקה:

print("Testing prices module:", add_vat(100))

עכשיו כל import prices, מכל קובץ, ידפיס את השורה הזו, כי ייבוא מריץ את הקובץ. בשיעור הבא נלמד את הפתרון: if __name__ == "__main__":.

הטעות 2: שם קובץ שמתנגש עם מודול סטנדרטי.

יצרתם קובץ בשם random.py (או logging.py, json.py), ובקובץ אחר כתבתם import random:

AttributeError: module 'random' has no attribute 'randint'

Python מוצאת קודם את random.py שלכם, באותה תיקייה, ומייבאת אותו במקום המודול האמיתי. לעולם אל תקראו לקבצים בשמות של מודולים סטנדרטיים.

הטעות 3: ModuleNotFoundError.

ModuleNotFoundError: No module named 'prices'

הסיבות הנפוצות: הקובץ לא באותה תיקייה כמו הסקריפט שהרצתם, שגיאת כתיב בשם, או שם קובץ עם מקף (my-prices.py).

הטעות 4: from module import *. מייבא את כל השמות מהמודול. לא ברור מאיפה כל שם הגיע, ושמות עלולים לדרוס זה את זה בשקט. מייבאים במפורש את מה שצריך.

תרגול#

התרגילים מבוססים רק על מה שנלמד בשיעור הזה ובשיעורים שלפניו. נסו לבד, ורק אז פתחו את הפתרון.

תרגיל 1: המודול הראשון#

צרו קובץ prices.py עם הקבוע VAT_RATE = 0.17 ועם שתי פונקציות: add_vat(amount) ו-apply_discount(amount, percent) (שתיהן מעגלות לשתי ספרות). בקובץ main.py ייבאו את המודול, חשבו מחיר של 200 אחרי 10% הנחה, ואז הוסיפו לו מע"מ.

פלט צפוי (הרצת main.py):

After discount: 180.0
With VAT: 210.6

VAT_RATE = 0.17


def add_vat(amount):
    return round(amount * (1 + VAT_RATE), 2)


def apply_discount(amount, percent):
    return round(amount - amount * percent / 100, 2)

import prices

discounted = prices.apply_discount(200, 10)
final_price = prices.add_vat(discounted)
print("After discount:", discounted)
print("With VAT:", final_price)

תרגיל 2: שלוש צורות ייבוא#

כתבו את אותה שורה — חישוב מע"מ על 100 — בשלוש צורות הייבוא: import, from ... import ו-import ... as. מתי כדאי להשתמש בכל אחת?

import prices
print(prices.add_vat(100))

from prices import add_vat
print(add_vat(100))

import prices as p
print(p.add_vat(100))

תרגיל 3: Standard Library#

בלי לכתוב מודול משלכם, השתמשו במודולים המובנים של Python:

1. math — שורש של 81, ו-math.pi מעוגל לשתי ספרות.
2. random — עם random.seed(1), הגרילו מספר בין 1 ל-6.

פלט צפוי:

9.0
3.14
2

import math
import random

print(math.sqrt(81))
print(round(math.pi, 2))

random.seed(1)
print(random.randint(1, 6))

9.0
3.14
2

תרגיל 4: קוד שרץ בזמן import#

בקובץ helpers.py:

def shout(text):
    return text.upper() + "!"

print("helpers loaded")

בקובץ main.py:

from helpers import shout
print(shout("hi"))

1. מה יודפס כשמריצים python main.py, ולמה?
2. איך מונעים את השורה הראשונה?

helpers loaded
HI!

תרגיל 5: מודול טמפרטורות#

צרו מודול temperature.py עם c_to_f(celsius) ועם describe(celsius) שמחזירה "hot" מ-30 מעלות, "cold" מתחת ל-15, ו-"pleasant" בין לבין. ב-main.py הדפיסו לכל עיר את הטמפרטורה בשתי היחידות ואת התיאור.

cities = ["Eilat", "Haifa", "Jerusalem"]
temperatures = [35, 22, 9]

פלט צפוי:

Eilat: 35 C / 95.0 F - hot
Haifa: 22 C / 71.6 F - pleasant
Jerusalem: 9 C / 48.2 F - cold

HOT_FROM = 30
COLD_BELOW = 15


def c_to_f(celsius):
    return round(celsius * 9 / 5 + 32, 1)


def describe(celsius):
    if celsius >= HOT_FROM:
        return "hot"
    if celsius < COLD_BELOW:
        return "cold"
    return "pleasant"

from temperature import c_to_f, describe

cities = ["Eilat", "Haifa", "Jerusalem"]
temperatures = [35, 22, 9]

for i in range(len(cities)):
    celsius = temperatures[i]
    print(cities[i] + ":", celsius, "C /", c_to_f(celsius), "F -", describe(celsius))

סיכום#

• Module = קובץ .py. שם המודול = שם הקובץ בלי .py (snake_case, בלי מקפים).
• import m → m.func(). from m import func → func(). import m as x → x.func().
• Python מחפשת מודולים קודם בתיקיית הסקריפט. לא קוראים לקבצים random.py, json.py וכו'.
• ייבוא מריץ את המודול פעם אחת. קוד ברמה הראשית רץ גם כשמייבאים.
• חלוקה לקבצים = Separation of Concerns ברמת הפרויקט. בלי import *.

דוקומנטציה רשמית#

• Python Tutorial — Modules — import, from ו-as
• More on Modules — from module import name