Python模块结构的惯例是什么？

在Python中，模块常常被用于组织和封装代码，以便于在不同的程序中重复使用。为了更好地组织和管理模块代码，Python社区约定了一些模块结构的惯例。

主模块

Python中唯一一份未被导入的模块被称为主模块。它通常用于作为整个应用程序的入口点。在主模块中，我们通常会执行一些初始化操作，如解析命令行参数、设置日志等。

示例代码：

if __name__ == '__main__':
    # 解析命令行参数
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument('--log-level', default='INFO', help='log level')
    args = parser.parse_args()

    # 设置日志
    logger = logging.getLogger()
    logger.setLevel(args.log_level.upper())
    handler = logging.StreamHandler()
    formatter = logging.Formatter('%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s - %(message)s')
    handler.setFormatter(formatter)
    logger.addHandler(handler)

    # 执行应用程序
    main()

在上面的代码中，我们使用了if __name__ == '__main__':的语法判断当前模块是否是主模块，如果是，则执行解析命令行参数、设置日志和执行应用程序三个操作。

模块文档

每个Python模块都应该提供文档，以便其他开发人员能够了解该模块的用途、使用方法和注意事项。Python官方建议使用reStructuredText格式编写模块文档，并使用Sphinx生成文档。

示例代码：

"""
This is a sample module.

Usage:
    import sample
    sample.foo()

"""

def foo():
    """A sample function"""
    pass

在上面的代码中，我们使用了docstring的语法编写了foo函数的文档，文档包括了函数的功能和使用方法。

模块导入

在Python中，import语句被用于导入其他模块的内容。为了避免名称冲突，Python社区约定了一些模块导入的惯例。

不要使用通配符导入，如from module import *；
在import语句之间使用空行，提高代码的可读性；
将标准库中的模块放在所有第三方模块之前；
将同一组导入放在一起，按照标准库、第三方库和当前项目的顺序排列。

示例代码：

import os
import sys

import pandas as pd
import numpy as np

from myproject import foo

在上面的代码中，我们遵循了Python社区的模块导入惯例，将标准库模块os和sys放在所有第三方模块之前，并将同一组标准库模块放在一起，同一组第三方库模块放在一起。

包结构

在Python中，包是一种特殊的模块，它可以包含多个模块，以及其他包。为了更好地组织和管理包的代码，Python社区约定了一些包结构的惯例。

包名称应该全小写，不要使用下划线；
包应该包含一个__init__.py文件，用于初始化包的状态；
在__init__.py中使用__all__变量限制包的导入内容；
包和模块的命名应该能够反映模块的用途。

示例代码：

myproject/
├── __init__.py
├── foo.py
├── bar.py
└── utils/
    ├── __init__.py
   ├── math.py
    └── string.py

在上面的包结构中，myproject为包名称，包含了foo.py和bar.py两个模块以及utils子包。utils子包包含了math.py和string.py两个模块，并在__init__.py中使用__all__变量限制了包的导入内容。

函数参数

Python中的函数通常会包含多个参数，为了提高函数的可读性和可维护性，Python社区约定了一些函数参数的惯例。

在函数定义中使用可选的命名参数，并在函数文档中对其进行描述；
使用默认参数值来避免一些常见参数错误；
将参数传递给其他函数时，使用关键字参数；

示例代码：

def foo(bar, baz=None):
    """
    Foo a bar.

    :param bar: The bar to be fooed.
    :type bar: str
    :param baz: The baz to foo bar with.
    :type baz: str
    """
    if baz is not None:
        return baz + bar
    return bar

def main():
    result = foo(bar='hello', baz='world')
    print(result)

在上面的代码中，我们在foo函数的文档中对可选的命名参数baz进行了描述，并使用默认参数值None来避免一些常见参数错误。在main函数中，我们使用关键字参数bar和baz来调用foo函数。

日志记录

日志是诊断和调试Python应用程序的重要工具。为了更好地管理和记录日志，Python社区约定了一些日志记录的惯例。

使用标准库中的logging模块来记录日志；
在模块的顶部定义一个默认logger，并将其名称设置为模块名；
在每个模块的顶部定义一个__log__变量，用于快速访问默认logger；
使用getLogger()方法来创建和获取logger对象，在模块中传递名称参数保持命名空间的独立性；
避免在不同模块中使用相同名称的logger，使用.来分隔logger的名称构建层次结构。

示例代码：

import logging

logger = logging.getLogger(__name__)
__log__ = logger

def foo():
    logger.info('foo')

def bar():
    logger.debug('bar')

def main():
    foo()
    bar()

在上面的代码中，我们在顶部定义了一个默认logger，并在每个模块中定义了一个__log__变量用于快速访问默认logger。在foo和bar函数中，我们使用logger记录了不同级别的日志信息。在main函数中，我们调用了foo和bar函数来记录日志。