モジュールとパッケージ — import で別ファイルから読み込む

Python のアプリケーションは、処理を複数のファイルに分割し、それらを組み合わせて動かすのが普通です。この記事では、モジュールとパッケージという単位、そして別のファイルから機能を読み込むimport文の仕組みを整理します。

モジュール・パッケージ・ライブラリの違い

Python のコードを構造化する単位は、規模順にモジュール → パッケージ → ライブラリの 3 段階に分かれます。モジュールは 1 つの .py ファイルそのもの、パッケージは複数のモジュールをまとめたフォルダ、ライブラリはさらに大きな配布単位です。

標準ライブラリと外部ライブラリ

Python には最初から付属する標準ライブラリと、別途インストールが必要な外部ライブラリがあります。mathやos、jsonのような標準ライブラリは追加インストールなしでimportだけで使えます。一方、pandasやrequestsなどの外部ライブラリはpip install パッケージ名でインストールしてから使います。

標準ライブラリの math を使って計算してみましょう。

① math.ceil(1.7) で小数点以下を切り上げた整数を表示してください。

② math.sqrt(3) で 3 の平方根を表示してください。

（正しく実行できれば解説が表示されます）

自分で作ったモジュールを import する

標準ライブラリだけでなく、自分で書いた .py ファイルもモジュールとして import できます。ローカルで Python を動かすときは、main.py と読み込みたい math_utility.py を 同じフォルダに並べて置くだけで OK です。同じフォルダにあるファイルは、main.py からimport math_utilityと書くだけで読み込めます (拡張子.pyは書きません)。

左に math_utility.py が添付されています（📂 ファイルから中身を確認できます）。

① import math_utilityで読み込んでください。

② わざとモジュール名を付けずに add(10, 20)を呼んでみて、NameErrorが起きることをtry/exceptで確認してください — import math_utilityだけでは、main 側のスコープに入るのはmath_utility という名前だけで、addはそのまま呼べないからです。

③ 続けて、math_utility.add(10, 20)とmath_utility.multiply(5, 5)をモジュール名を前置した正しい呼び方で print() してください。

import 時にファイル全体が実行される

import math_utilityを書くと、Python は math_utility.py を上から下まで一度実行します。関数定義（def）はそのときにメモリ上に登録され、後からmath_utility.add(...)のように呼び出せる状態になります。関数の中身が実行されるわけではないのがポイントで、import の段階で動くのは関数定義の外に書かれたコード（モジュールトップレベルの処理）だけです。

import で重い処理が走らないように注意

トップレベルとは、関数や class の中ではなく、ファイルの一番外側（インデントが付かない位置）に直接書かれたコードのことです。import すると Python はこのトップレベルを上から順に実行します。ここで重い処理（DB 接続・大きなファイル読み込み・無限ループなど）を書いてしまうと、import するだけで時間がかかってしまいます。実行は関数の中に閉じ込め、トップレベルには関数定義と最低限の初期化だけを書きましょう。

直接実行とインポートを区別する __name__

Python のファイルは大きく 2 つに分かれます — 直接実行するファイル（python xxx.pyで起動するファイル）と、他のファイルから import されるファイル（モジュールとして読み込まれるファイル）です。同じファイルでも、どちらの立場で動いているかを判定したい場面はよくあります — たとえば「直接実行されたときだけ動作確認用のコードを走らせたい」というケースです。

この判定には、Python が自動で用意する特殊変数__name__を使います。直接実行されたファイルでは__name__の値が"__main__"になり、import されたファイルではモジュール名（ファイル名）になります。if __name__ == "__main__":の中に書いた処理は、そのファイルを直接実行したときだけ動きます。

# math_utility.py
def add(a, b):
    return a + b


# 直接実行されたときだけ動作確認を走らせる
if __name__ == "__main__":
    print("動作確認:", add(10, 20))   # 30

# 他のファイルから import math_utility された場合は、
# 上の if ブロックは実行されない（add 関数だけ提供される）

添付された math_utility_2.py には、自分の__name__を表示するshow_name()関数と、末尾にif __name__ == "__main__":ブロックが書かれています（📂 で中身を確認）。

① main 側で math_utility_2 を import し、main の__name__を print() で表示してください。

② math_utility_2.show_name() を呼んで、import 経由で読み込まれた側の__name__がどう違うか確認してください。

複数の自作モジュールを組み合わせる

実際のアプリケーションでは、関数を役割ごとに別ファイルに分けて配置し、main.py からまとめて読み込むのが基本パターンです。たとえば、入力チェックはvalidator.py、表示用の整形はformatter.py、というように責務を分割します。こうしておくと「整形ルールだけ後から変えたい」「検証ロジックを増やしたい」となっても、該当ファイルだけ書き換えれば済み、main.py は触らずに変更を吸収できます。

添付の validator.py と formatter.py の中身を完成させて、main.py から両方を import して使います。

① validator.py の is_valid_price(price) を実装してください — price が0 より大きい intなら True、それ以外は False を返す。

② formatter.py の format_price(price) を実装してください — 整数を受け取り、5% の税を加えた金額 int(price + price * 0.05)を計算して "税込 ¥1575" のような文字列を返す。

③ main.py で両方を import し、price = 1500 が valid かを判定してから整形して print() してください。

この記事ではモジュール・パッケージ・ライブラリの階層、import文で別ファイルの関数を呼び出す書き方、import 時にファイル全体が実行されるしくみ、__name__ == "__main__"で直接実行とインポートを区別するパターン、そして複数の自作モジュールを役割ごとに分割して組み合わせる構成を学びました。次の記事では__init__.pyを扱います。