作用域与命名空间

Posted 2021-01-11 siegeboc

python命名空间的本质

一、命名空间

Python使用叫做命名空间的东西来记录变量的轨迹。命名空间是一个 字典（dictionary） ，它的键就是变量名，它的值就是那些变量的值。

A namespace is a mapping from names to objects. Most namespaces are currently implemented as Python dictionaries。

在一个 Python 程序中的任何一个地方，都存在几个可用的命名空间

1. 每个函数都有着自已的命名空间，叫做局部命名空间，它记录了函数的变量，包括函数的参数和局部定义的变量
2. 每个模块拥有它自已的命名空间，叫做全局命名空间，它记录了模块的变量，包括函数、类、其它导入的模块、模块级的变量和常量
3. 还有就是内置命名空间，任何模块均可访问它，它存放着内置的函数和异常

二、命名空间查找顺序

当一行代码要使用变量 x 的值时，Python 会到所有可用的名字空间去查找变量，按照如下顺序：

1、 局部命名空间：特指当前函数或类的方法。如果函数定义了一个局部变量 x，或一个参数 x，Python 将使用它，然后停止搜索。
2、 全局命名空间：特指当前的模块。如果模块定义了一个名为 x 的变量，函数或类，Python 将使用它然后停止搜索。
3、 内置命名空间：对每个模块都是全局的。作为最后的尝试，Python 将假设 x 是内置函数或变量。
4、 如果 Python 在这些名字空间找不到 x，它将放弃查找并引发一个 NameError 异常，如，NameError: name ‘aa‘ is not defined。

嵌套函数的情况：

1、先在当前 (嵌套的或 lambda) 函数的命名空间中搜索
2、然后是在父函数的命名空间中搜索
3、接着是模块命名空间中搜索
4、最后在内置命名空间中搜索

info = "Adress : "
def func_father(country):
    def func_son(area):
        city= "Shanghai " #此处的city变量，覆盖了父函数的city变量
        print(info + country + city + area)
    city = " Beijing "
    #调用内部函数
    func_son("ChaoYang ");
 
func_father("China ")

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输出：Adress : China Shanghai ChaoYang

以上示例中，info在全局命名空间中，country在父函数的命名空间中，city、area在自己函数的命名空间中

三、命名空间的生命周期

不同的命名空间在不同的时刻创建，有不同的生存期。

1、内置命名空间在 Python 解释器启动时创建，会一直保留，不被删除。
2、模块的全局命名空间在模块定义被读入时创建，通常模块命名空间也会一直保存到解释器退出。
3、当函数被调用时创建一个局部命名空间，当函数返回结果 或 抛出异常时，被删除。每一个递归调用的函数都拥有自己的命名空间。
Python 的一个特别之处在于其赋值操作总是在最里层的作用域。赋值不会复制数据——只是将命名绑定到对象。删除也是如此："del y" 只是从局部作用域的命名空间中删除命名 y 。事实上，所有引入新命名的操作都作用于局部作用域。

i=1
def func2():
    i=i+1
 
func2();
#错误：UnboundLocalError: local variable ‘i‘ referenced before assignment

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 由于创建命名空间时，python会检查代码并填充局部命名空间。在python运行那行代码之前，就发现了对i的赋值，并把它添加到局部命名空间中。当函数执行时，python解释器认为i在局部命名空间中但没有值，所以会产生错误。

def func3():
　　y=123
　　del y
　　print(y)

func3()
#错误：UnboundLocalError: local variable ‘y‘ referenced before assignment
#去掉"del y"语句后，运行正常

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四、locals 与 globals 之间的一个重要的区别

def func1(i, info):
    x = 12345
    print(locals())
    locals()["x"]= 6789
    print("x=",x)
 
y=54321
func1(1 , "first")
globals()["y"]= 9876
print( "y=",y)

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输出：

{‘i‘: 1, ‘x‘: 12345, ‘info‘: ‘first‘}

x= 12345

y= 98764

locals 是只读的，globals 不是

locals 实际上没有返回局部名字空间，它返回的是一个拷贝。所以对它进行改变对局部名字空间中的变量值并无影响。

globals 返回实际的全局名字空间，而不是一个拷贝。所以对 globals 所返回的 dictionary 的任何的改动都会直接影响到全局变量。