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。