모듈 (프로그래밍)

일반적으로 컴퓨터 분야에서의 모듈(module)이라는 용어는, 독립되어 있는 하나의 소프트웨어 또는 하드웨어 단위를 지칭하는데 사용된다.

개요

모듈(module)은 역사적으로 프로그래밍이라는 관점에서는 기본적으로 본체에 대한 독립된 하위 단위라는 필연적인 개념의 큰 틀을 따르고 있지만 본체와 모듈 간에 가지고 있었던 문제들을 해결해 나가는 과정에서 발전하였다. 모듈에 가장 큰 영향을 미쳤던 클래스 그리고 라이브러리가 향상됨에 따라 점차 발전하였다. 이러한 지속 가능성은 이것의 가장 큰 장점 중 하나이다. 초기에는 분리된 독립성의 모듈로 도입되었으나 점차로 객체화, 캡슐화, 모듈화 프로그래밍 기법 등 여러 기능들이 추가되면서 점차적으로 영역이 나뉘어가고 있다. 그러나 이로 인하여 모듈성을 제대로 반영하지 못하고 있다는 비난을 받을 수도 있다. 한편 이러한 비난은 모듈 시스템, 모듈 프로그래밍이 갖는 현재의 한계를 인식하고 보다 안정적으로 발전하기 위해 효율적인 방향을 추구하는데 기여할 수 있다.

여기서 본체는 하드웨어적인 운영체계일 수도 있고 규모 있는 소프트웨어 프로그램의 본체일 수도 있다.

특징

복잡한 프로그램을 작성하기 위해서 필요한 모든 과정을 직접 만들어야 한다면 전체적인 모습에서부터 작은 기능 하나하나까지 모두 구상해서 만들고, 오류를 수정해서 한 곳에 모아두면 오류가 생기고, 또 다른 프로그래머는 자신과 비슷한 기능을 하는 프로그램을 만들면서 똑같은 시행착오가 생길 것이다. 그래서, 이런 문제를 해결하기 위해 대부분의 프로그래밍 언어에서는 모듈이라는 개념을 사용한다. 모듈은 프로그램의 꾸러미라고 생각하면 된다. 이 꾸러미들을 조각으로 나누어 다루기 쉽도록 하는 과정을 모듈화(Modularization)이라고 한다. 모듈은 한 가지 일만 수행해야 하며, 한 가지 일만 수행해야 하기 때문에 역할이 간단하고 명료해야 한다. 또한 다른 프로그램에서도 사용할 수 있도록 모듈은 단순해야 하고 여러 프로그램에서 붙여서 쓸 수 있도록 독립성을 유지해야 한다. 모듈화를 하게 되면 수행하는 일에 따라서 모듈이 나뉘어져 있어서 어느 부분을 수정해야 할지 찾기 쉽기 때문에 수정이 용이하고 통일성 있게 표준화해 놓기 때문에 다른 사람이 만든 모듈들을 유지보수하기 쉽다.

활용

파이썬

모듈 import

파이썬에서의 모듈(Module)은 파이썬 코드를 논리적으로 묶어서 관리하고 사용할 수 있도록 하는 것으로, 보통 하나의 파이썬 .py 파일이 하나의 모듈이 된다. 모듈 안에는 함수, 클래스, 혹은 변수들이 정의될 수 있으며, 실행 코드를 포함할 수도 있다. 파이썬은 기본적으로 상당히 많은 표준 라이브러리 모듈들을 제공하고 있으며, 3rd Party에서도 많은 파이쎤 모듈들을 제공하고 있다. 이러한 모듈들을 사용하기 위해서는 모듈을 import하여 사용하면 되는데, import 문은 다음과 같이 하나 혹은 복수의 모듈을 불러들일 수 있다.

 import 모듈1[, 모듈2[,... 모듈N]

예를 들어, 아래 예제는 표준 라이브러리 중 수학과 관련된 함수들을 모아 놓은 "math" 모듈을 import 하여 그 모듈 안에 있는 factorial() 함수를 사용하는 예이다.

 import math
 n = math.factorial(5)

하나의 모듈 안에는 여러 함수들이 존재할 수 있는데, 이 중 하나의 함수만을 불러 사용하기 위해서는 아래와 같이 "from 모듈명 import 함수명"이라는 표현을 사용할 수 있다. 이렇게 from...import... 방식으로 import 된 함수는 호출시 "모듈명.함수명"이 아니라 직접 "함수명"만을 사용한다.

 # factorial 함수만 import
 from math import factorial  
  
 n = factorial(5) / factorial(3) 

하나의 모듈 안에는 있는 여러 함수를 사용하기 위해 from... import (함수1, 함수2) 와 같이 import 뒤에 사용할 함수를 나열할 수도 있다. 또한, 모든 함수를 불러 사용하기 위해서는 "from 모듈명 import *" 와 같이 asterisk(*)를 사용할 수 있다. 이렇게 from...import... 방식으로 import 된 함수는 호출시 모듈명 없이 직접 함수명을 사용한다.

 # 여러 함수를 import
 from math import (factorial,acos)
 n = factorial(3) + acos(1)
  
 # 모든 함수를 import
 from math import *
 n = sqrt(5) + fabs(-12.5)

함수의 이름이 길거나 어떤 필요에 의해 함수의 이름에 Alias를 주고 싶은 경우가 있는데, 이 때는 아래와 같이 "함수명 as Alias" 와 같은 표현을 사용할 수 있다.

 # factorial() 함수를 f()로 사용 가능
 from math import factorial as f
 n = f(5) / f(3)

모듈의 위치

파이썬에서 모듈을 import 하면 그 모듈을 찾기 위해 다음과 같은 경로를 순서대로 검색한다.

01. 현재 디렉토리

02. 환경변수 PYTHONPATH에 지정된 경로

03. Python이 설치된 경로 및 그 밑의 라이브러리 경로

이러한 경로들은 모두 취합되어 시스템 경로인 sys.path에 리스트 형태로 저장된다. 따라서, 모듈이 검색되는 검색 경로는 sys.path를 체크하면 쉽게 알 수 있다. 모듈을 import 하면 sys.path에 있는 경로 순서대로 모듈을 찾아 import하다가 만약 끝까지 찾지 못하면 에러가 발생된다. sys.path를 사용하기 위해서는 sys라는 시스템 모듈을 import 해야 하며, sys.path는 임의로 수정할 수도 있다. 예를 들어, 기존 sys.path에 새 경로를 추가(append)하면, 추가된 경로도 이후 모듈 검색 경로에 포함된다

모듈의 작성

우선 아래 두 개의 함수(add와 substract)를 mylib.py 라는 모듈에 저장한다.

 # mylib.py
 def add(a, b):
     return a + b
  
 def substract(a, b):
     return a - b

모듈 mylib.py가 있는 디렉토리에서 그 모듈을 import 한 후, mylib의 함수들을 사용한다.

 # exec.py
 from mylib import *
  
 i = add(10,20)
 i = substract(20,5)

파이썬 모듈 .py 파일은 import 하여 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 해당 모듈 파일 안에 있는 스크립트 전체를 바로 실행할 수도 있다. 파이썬에서 하나의 모듈을 import 하여 사용할 때와 스크립트 전체를 실행할 때를 동시에 지원하기 위하여 흔히 관행적으로 모듈 안에서 __name__ 을 체크하곤 한다. 파이썬에서 모듈을 import해서 사용할 경우 그 모듈 안의 __name__ 은 해당 모듈의 이름이 되며, 모듈을 스크립트로 실행할 경우 그 모듈 안의 __name__ 은 "__main__" 이 된다. 예를 들어, run.py이라는 모듈을 import 하여 사용할 경우 __name__ 은 run.py가 되며, "python3.5 run.py"와 같이 인터프리터로 스크립트를 바로 실행할 때 __name__ 은 __main__ 이 된다.

 # run.py
 import sys
 def openurl(url):
     #..본문생략..
     print(url)
  
 if __name__ == '__main__':
     openurl(sys.argv[1])  

위와 같은 run.py 모듈을 아래와 같이 스크립트로 실행할 때 "if __name__ ..." 조건문은 참이 되어 openurl(sys.argv[1]) 가 실행된다. 여기서 참고로 sys.argv는 Command Line 아규먼트들을 갖는 리스트로서 아래 예제에서 argv[0]은 run.py, argv[1]은 google.com이 된다.

 $ python3.5 run.py google.com
 google.com

하지만 아래와 같이 모듈을 import하여 사용할 때는 "if __name__ ..." 문이 거짓이 되어 openurl() 함수가 바로 실행되지 않고, 그 함수 정의만 import 된다. 따라서 이 경우 사용자는 명시적으로 openurl() 함수를 호출하여 사용해야 한다.

$ python3.5 >>> from run import * >>> openurl('google.com')

같이 보기

• 객체지향프로그래밍