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python基礎(chǔ)教程：作用域和命名空間

wangzy2019 / 1830人閱讀

摘要：正如我們前面舉的張三的例子那樣，不同命名空間中的名稱之間沒有任何關(guān)系。作用域作用域，是一個命名空間可直接發(fā)放完的代碼的文本區(qū)域。刪除也是如此，語句會從局部命名空間的引用中移除對的綁定。

命名空間和作用域的概念我們之前也提到過，比如內(nèi)置函數(shù)globals()，函數(shù)中變量的作用域，模塊使用的import等等。這些可能讓我們對這兩個概念有了大致的理解。本節(jié)再詳細探討一下。

Python命名空間

命名空間，就是一個從名稱到對象的映射關(guān)系。

對于這個概念的理解，我們打個比方：河西村有個人（對象）叫張三（名稱），河?xùn)|村有個人（對象）也叫張三（名稱），倆人雖然都叫張三（名稱），但是他們倆不是同一個人（對象），因為他們屬于不同的村（命名空間）。有一天，河西村的張三名聲大了，傳播到鎮(zhèn)上了（名稱被import到“鎮(zhèn)”這個空間），鎮(zhèn)上的人講起“張三”時，就是說的河西村的，要是說河?xùn)|村的張三，就要特別說“河?xùn)|村的張三”（河?xùn)|村.張三）。這就是命名空間的意思——映射了名稱到對象的名稱范圍。

目前，大部分的命名空間都是由Python的字典實現(xiàn)的，通常我們不會去關(guān)注它們，處理要面對性能問題時，并且這種實現(xiàn)可能在將來改變。所以說，我們不需要深究命名空間的內(nèi)部實現(xiàn)，但要搞明白它的使用。

下面是幾個命名空間的例子：

內(nèi)置函數(shù)的集合（包含print()等內(nèi)置函數(shù)和內(nèi)置異常等）；

模塊中的全局名稱；

函數(shù)調(diào)用中的本地名稱。

另外，從某種含義上說，對象的屬性集合也是一種命名空間的形式。正如我們前面舉的張三的例子那樣，不同命名空間中的名稱之間沒有任何關(guān)系。比如，兩個不同模塊都可以定義函數(shù)max()而不會產(chǎn)生混淆，模塊的用戶要調(diào)用某個max()函數(shù)就要在其前面加上模塊名稱。（詳見import的使用）

Python屬性

我們把任何跟在一個點號之后的名稱都稱為屬性。例如，在表達式a.name中，real是對象a的一個屬性。同樣對模塊中函數(shù)的引用也是屬性引用，在表達式modname.funcname中，modname是一個模塊對象，而funcname是它的一個屬性。

屬性可以是只讀的也可以是可寫的。如果是可寫的，那么我們就可以對屬性進行賦值，比如，modname.name = "猿人學(xué)Python"?？蓪懙膶傩酝瑯涌梢杂?b>del語句刪除，比如del modname.name將把modname對象的name屬性移除。

不同時刻創(chuàng)建的命名空間有不同的生存期：

包含內(nèi)置名稱的命名空間是在Python解釋器啟動時創(chuàng)建的，永遠不會被刪除（除非退出解釋器）；

模塊的全局命名空間在模塊定義被讀入（import）時創(chuàng)建，通常，模塊命名空間也會持續(xù)到解釋器退出；

從腳本文件（.py或.pyc）讀取或交互式（解釋器shell）讀取而被解釋器的頂層調(diào)用執(zhí)行的語句，被認為是__main__模塊調(diào)用的一部分，它們有自己的全局命名空間；

函數(shù)的本地命名空間創(chuàng)建于該函數(shù)被調(diào)用的時刻，并且在函數(shù)返回或拋出一個不在函數(shù)內(nèi)部處理的異常時被刪除。遞歸函數(shù)的每次遞歸調(diào)用都會創(chuàng)建它自己的本地命名空間；

內(nèi)置名稱實際上也存在于一個模塊中，它叫做builtins。

Python作用域

作用域，是一個命名空間可直接發(fā)放完的Python代碼的文本區(qū)域。這里的“可直接訪問”的意思是，對名稱的不加點號（非限定性）引用會嘗試在命名空間中查找該名稱。

盡管作用域是靜態(tài)確定的，但它們是動態(tài)使用的。在執(zhí)行期間的任何時刻，至少有三個嵌套的作用域，它們的命名空間可以直接訪問：

最內(nèi)部作用域：最先搜索該作用域，包含局部名稱

封閉函數(shù)作用域：從最近的封閉作用域開始搜索，包含非局部名稱，也包括非全局名稱

倒數(shù)第二個作用域：包含當前模塊的全局名稱

最外面的作用域：最后搜索，是包含內(nèi)置名稱的命名空間

如果一個名稱被聲明為全局變量，則所有引用和賦值將直接指向包含該模塊的全局名稱的中間作用域。 要重新綁定在最內(nèi)層作用域以外找到的變量，可以使用nonlocal語句聲明為非本地變量。 如果沒有被聲明為非本地變量，這些變量將是只讀的（嘗試寫入這樣的變量只會在最內(nèi)層作用域中創(chuàng)建一個新的局部變量，而同名的外部變量保持不變）。

很重要的一點：作用域是按文本方式確定的，模塊內(nèi)定義的函數(shù)的全局作用域就是該模塊的命名空間，無論該函數(shù)從什么地方或以什么別名被調(diào)用。另一方面，實際的名稱搜索是在運行時動態(tài)完成的。

Python 的一個特殊之處在于： 如果不存在生效的global語句，對名稱的賦值總是進入最內(nèi)層作用域。 賦值不會復(fù)制數(shù)據(jù)，它們只是將名稱綁定到對象。刪除也是如此，語句del x會從局部命名空間的引用中移除對x的綁定。事實上，所有引入新名稱的操作都使用局部作用域，特別是import語句和函數(shù)定義會在局部作用域中綁定模塊或函數(shù)名稱。

global語句可被用來表明特定變量生存于全局作用域并且應(yīng)當在其中被重新綁定；nonlocal語句表明特定變量生存于外層作用域中并且應(yīng)當在其中被重新綁定。

下面我們來看一個作用域和命名空間的例子，它演示流量如何引用不同作用域和命名空間以及global和nonlocal如何影響變量綁定：

def scope_demo():
    def do_local():
        name = "local name"

    def do_nonlocal():
        nonlocal name
        name = "nonlocal name"

    def do_global():
        global name
        name = "global name"

    name = "demo name"
    do_local()
    print("After local assignment:", name)
    do_nonlocal()
    print("After nonlocal assignment:", name)
    do_global()
    print("After global assignment:", name)

scope_demo()
print("In global scope:", name)

思考一下，上面的代碼會輸出怎樣的結(jié)果？如果你對上面的講解理解透了，你的思考結(jié)果應(yīng)該是這樣的：

After local assignment: demo name
After nonlocal assignment: nonlocal name
After global assignment: nonlocal name
In global scope: global name

這里要說明的是，do_global()函數(shù)修改了全局變量name，并沒有對scope_demo()函數(shù)的局部變量name做修改，所以打印了After global assignment: nonlocal name。

局部賦值（默認情況）不會改變scope_demo對name的綁定；nonlocal賦值會改變函數(shù)scope_demo對name的綁定，而global賦值會改變模塊層級的綁定（不是scope_demo內(nèi)部的name，而是其之外的全局作用域下的name）。

命令空間和作用域總結(jié)：

命名空間定義了一個名稱的范圍，作用域指定了能看到命名空間的文本區(qū)域（代碼）。代碼執(zhí)行時，名稱搜索的順序和范圍如下：

最內(nèi)部作用域：最先搜索該作用域，包含局部名稱

封閉函數(shù)作用域：從最近的封閉作用域開始搜索，包含非局部名稱，也包括非全局名稱

倒數(shù)第二個作用域：包含當前模塊的全局名稱

最外面的作用域：最后搜索，是包含內(nèi)置名稱的命名空間

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