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Python3 命名空間和作用域
命名空間
先看看官方文檔的一段話：
A namespace is a mapping from names to objects.Most namespaces are currently implemented as Python dictionaries。
命名空間(Namespace)是從名稱到對象的映射，大部分的命名空間都是通過 Python 字典來實(shí)現(xiàn)的。
命名空間提供了在項(xiàng)目中避免名字沖突的一種方法。各個命名空間是獨(dú)立的，沒有任何關(guān)系的，所以一個命名空間中不能有重名，但不同的命名空間是可以重名而沒有任何影響。
我們舉一個計算機(jī)系統(tǒng)中的例子，一個文件夾(目錄)中可以包含多個文件夾，每個文件夾中不能有相同的文件名，但不同文件夾中的文件可以重名。
一般有三種命名空間：
- 內(nèi)置名稱（built-in names）， Python 語言內(nèi)置的名稱，比如函數(shù)名 abs、char 和異常名稱 BaseException、Exception 等等。
- 全局名稱（global names），模塊中定義的名稱，記錄了模塊的變量，包括函數(shù)、類、其它導(dǎo)入的模塊、模塊級的變量和常量。
- 局部名稱（local names），函數(shù)中定義的名稱，記錄了函數(shù)的變量，包括函數(shù)的參數(shù)和局部定義的變量。（類中定義的也是）
命名空間查找順序:
假設(shè)我們要使用變量 runoob，則 Python 的查找順序?yàn)椋?strong>局部的命名空間 -> 全局命名空間 -> 內(nèi)置命名空間。
如果找不到變量 runoob，它將放棄查找并引發(fā)一個 NameError 異常:
NameError: name 'runoob' is not defined。
命名空間的生命周期：
命名空間的生命周期取決于對象的作用域，如果對象執(zhí)行完成，則該命名空間的生命周期就結(jié)束。
因此，我們無法從外部命名空間訪問內(nèi)部命名空間的對象。
實(shí)例
# var1 是全局名稱
var1
=
5
def some_func
(
):
# var2 是局部名稱
var2
=
6
def some_inner_func
(
):
# var3 是內(nèi)嵌的局部名稱
var3
=
7
如下圖所示，相同的對象名稱可以存在于多個命名空間中。
作用域
A scope is a textual region of a Python program where a namespace is directly accessible. "Directly accessible" here means that an unqualified reference to a name attempts to find the name in the namespace.
作用域就是一個 Python 程序可以直接訪問命名空間的正文區(qū)域。
在一個 python 程序中，直接訪問一個變量，會從內(nèi)到外依次訪問所有的作用域直到找到，否則會報未定義的錯誤。
Python 中，程序的變量并不是在哪個位置都可以訪問的，訪問權(quán)限決定于這個變量是在哪里賦值的。
變量的作用域決定了在哪一部分程序可以訪問哪個特定的變量名稱。Python 的作用域一共有4種，分別是：
有四種作用域：
- L（Local）：最內(nèi)層，包含局部變量，比如一個函數(shù)/方法內(nèi)部。
- E（Enclosing）：包含了非局部(non-local)也非全局(non-global)的變量。比如兩個嵌套函數(shù)，一個函數(shù)（或類） A 里面又包含了一個函數(shù) B ，那么對于 B 中的名稱來說 A 中的作用域就為 nonlocal。
- G（Global）：當(dāng)前腳本的最外層，比如當(dāng)前模塊的全局變量。
- B（Built-in）： 包含了內(nèi)建的變量/關(guān)鍵字等，最后被搜索。
規(guī)則順序： L –> E –> G –> B。
在局部找不到，便會去局部外的局部找（例如閉包），再找不到就會去全局找，再者去內(nèi)置中找。
g_count = 0 # 全局作用域
def outer():
o_count = 1 # 閉包函數(shù)外的函數(shù)中
def inner():
i_count = 2 # 局部作用域
內(nèi)置作用域是通過一個名為 builtin 的標(biāo)準(zhǔn)模塊來實(shí)現(xiàn)的，但是這個變量名自身并沒有放入內(nèi)置作用域內(nèi)，所以必須導(dǎo)入這個文件才能夠使用它。在Python3.0中，可以使用以下的代碼來查看到底預(yù)定義了哪些變量:
>>> import builtins >>> dir(builtins)
Python 中只有模塊（module），類（class）以及函數(shù)（def、lambda）才會引入新的作用域，其它的代碼塊（如 if/elif/else/、try/except、for/while等）是不會引入新的作用域的，也就是說這些語句內(nèi)定義的變量，外部也可以訪問，如下代碼：
>>> if True: ... msg = 'I am from Runoob' ... >>> msg 'I am from Runoob' >>>
實(shí)例中 msg 變量定義在 if 語句塊中，但外部還是可以訪問的。
如果將 msg 定義在函數(shù)中，則它就是局部變量，外部不能訪問：
>>> def test(): ... msg_inner = 'I am from Runoob' ... >>> msg_inner Traceback (most recent call last): File "", line 1, in NameError: name 'msg_inner' is not defined >>>
從報錯的信息上看，說明了 msg_inner 未定義，無法使用，因?yàn)樗蔷植孔兞?，只有在函?shù)內(nèi)可以使用。
全局變量和局部變量
定義在函數(shù)內(nèi)部的變量擁有一個局部作用域，定義在函數(shù)外的擁有全局作用域。
局部變量只能在其被聲明的函數(shù)內(nèi)部訪問，而全局變量可以在整個程序范圍內(nèi)訪問。調(diào)用函數(shù)時，所有在函數(shù)內(nèi)聲明的變量名稱都將被加入到作用域中。如下實(shí)例：
實(shí)例(Python 3.0+)
#!/usr/bin/python3
total
=
0
# 這是一個全局變量
# 可寫函數(shù)說明
def
sum
(
arg1
,
arg2
)
:
#返回2個參數(shù)的和."
total
=
arg1
+
arg2
# total在這里是局部變量.
print
(
"
函數(shù)內(nèi)是局部變量 :
"
,
total
)
return
total
#調(diào)用sum函數(shù)
sum
(
10
,
20
)
print
(
"
函數(shù)外是全局變量 :
"
,
total
)
以上實(shí)例輸出結(jié)果：
函數(shù)內(nèi)是局部變量 : 30 函數(shù)外是全局變量 : 0
global 和 nonlocal關(guān)鍵字
當(dāng)內(nèi)部作用域想修改外部作用域的變量時，就要用到 global 和 nonlocal 關(guān)鍵字了。
以下實(shí)例修改全局變量 num：
實(shí)例(Python 3.0+)
#!/usr/bin/python3
num
=
1
def
fun1
(
)
:
global
num
# 需要使用 global 關(guān)鍵字聲明
print
(
num
)
num
=
123
print
(
num
)
fun1
(
)
print
(
num
)
以上實(shí)例輸出結(jié)果：
1 123 123
如果要修改嵌套作用域（enclosing 作用域，外層非全局作用域）中的變量則需要 nonlocal 關(guān)鍵字了，如下實(shí)例：
實(shí)例(Python 3.0+)
#!/usr/bin/python3
def
outer
(
)
:
num
=
10
def
inner
(
)
:
nonlocal
num
# nonlocal關(guān)鍵字聲明
num
=
100
print
(
num
)
inner
(
)
print
(
num
)
outer
(
)
以上實(shí)例輸出結(jié)果：
100 100
另外有一種特殊情況，假設(shè)下面這段代碼被運(yùn)行：
實(shí)例(Python 3.0+)
#!/usr/bin/python3
a
=
10
def
test
(
)
:
a
=
a
+
1
print
(
a
)
test
(
)
以上程序執(zhí)行，報錯信息如下：
Traceback (most recent call last): File "test.py", line 7, intest() File "test.py", line 5, in test a = a + 1 UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment
錯誤信息為局部作用域引用錯誤，因?yàn)?test 函數(shù)中的 a 使用的是局部，未定義，無法修改。
修改 a 為全局變量：
實(shí)例
#!/usr/bin/python3
a
=
10
def
test
(
)
:
global
a
a
=
a
+
1
print
(
a
)
test
(
)
執(zhí)行輸出結(jié)果為：
11
也可以通過函數(shù)參數(shù)傳遞：
實(shí)例(Python 3.0+)
#!/usr/bin/python3
a
=
10
def
test
(
a
)
:
a
=
a
+
1
print
(
a
)
test
(
a
)
執(zhí)行輸出結(jié)果為：
11
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