第22天：Python NameSpace & Scope

时间 2021-04-12

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命名空间定义了在某个做用域内变量名和绑定值之间的对应关系，命名空间是键值对的集合，变量名与值是一一对应关系。做用域定义了命名空间中的变量可以在多大范围内起做用。

命名空间在python解释器中是以字典的形式存在的，是以一种能够看得见摸得着的实体存在的。做用域是python解释器定义的一种规则，该规则肯定了运行时变量查找的顺序，是一种形而上的虚的规定。html

1、命名空间

一、概述

A namespace is a mapping from names to objects.Most namespaces are currently implemented as Python dictionaries。
命名空间是名字和对象的映射，命名空间是经过 Python Dictionary(字典) 来实现的。python

命名空间提供了一个在大型项目下避免名字冲突的方法面试
Python 中各个命名空间都是独立的，他们之间无任何关系数据结构
一个命名空间中不能有重名，但不一样的命名空间是能够重名而没有任何影响。闭包

命名空间就像是计算机中的文件夹同样，同一个文件夹中的文件不可重名，可是若是两个文件从属于不一样的文件夹就能够重名。app

同理相同的对象名能够存在不一样的命名空间中：ide

二、命名空间种类

命名空间的种类分为 3 类，命名空间的种类也体现了命名空间的生命周期。三个种类及生命周期描述以下：函数

1）内置名称（built-in names）学习

Python 语言内置的名称，好比函数名 abs、char 和异常名称 BaseException、Exception 等等。ui

生命周期：

对于Python built-in names组成的命名空间，它在Python解释器启动的时候被建立，在解释器退出的时候才被删除；

2）全局名称（global names）

模块中定义的名称，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。

生命周期：

对于一个Python模块的global namespace，它在这个module被import的时候建立，在解释器退出的时候退出；

3）局部名称（local names）

函数中定义的名称，记录了函数的变量，包括函数的参数和局部定义的变量。（类中定义的也是）

生命周期：

对于一个函数的local namespace，它在函数每次被调用的时候建立，函数返回的时候被删除。

注意：命名空间的生命周期取决于对象的做用域，若是对象执行完成，则该命名空间的生命周期就结束。所以，咱们没法从外部命名空间访问内部命名空间的对象。例如：

# var1 是全局名称
var1 = 5
def some_func():
# var2 是局部名称
var2 = 6
def some_inner_func():
# var3 是内嵌的局部名称
var3 = 7

命名空间分类图以下：

三、命名空间查找、建立、销毁顺序

3.1 查找变量

若是程序执行时去使用一个变量 hello ，那么 Python，查找变量顺序为：

局部的命名空间 -> 全局命名空间 -> 内置命名空间

若是按照这个顺序找不到相应的变量，它将放弃查找并抛出一个 NameError 异常：

NameError: name 'hello' is not defined。

3.2 各命名空间建立顺序：

python解释器启动 ->建立内建命名空间 -> 加载模块 -> 建立全局命名空间 ->函数被调用 ->建立局部命名空间

3.3 各命名空间销毁顺序：

函数调用结束 -> 销毁函数对应的局部命名空间 -> python虚拟机（解释器）退出 ->销毁全局命名空间 ->销毁内建命名空间

四、命名空间总结

一个模块的引入，函数的调用，类的定义都会引入命名空间，函数中的再定义函数，类中的成员函数定义会在局部namespace中再次引入局部namespace。

2、做用域

一、概述

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.

做用域就是一个 Python 程序能够直接访问命名空间的正文区域。

Python 程序中，直接访问一个变量，会从内到外依次访问全部的做用域直到找到，不然会报未定义的错误。
Python 中，程序的变量并非在哪一个位置均可以访问的，访问权限决定于这个变量是在哪里赋值的。
Python 中，变量的做用域决定了在哪一部分程序能够访问哪一个特定的变量名称

二、做用域种类

做用域分为4类，分别以下：

L（Local）：最内层，包含局部变量，好比一个函数/方法内部。
E（Enclosing）：包含了非局部(non-local)也非全局(non-global)的变量。好比两个嵌套函数，一个函数（或类） A 里面又包含了一个函数 B ，那么对于 B 中的名称来讲 A 中的做用域就为 nonlocal。
G（Global）：当前脚本的最外层，好比当前模块的全局变量。
B（Built-in）：包含了内建的变量/关键字等，最后被搜索。

做用域规则顺序为：L->E->G->B 若是变量在局部内找不到，便会去局部外的局部找（例如闭包），再找不到就会去全局找，再找不到就去内置中找，以下图所示：

三、全局做用域和局部做用域

局部做用域（Local）是脚本中的最内层，包含局部变量，好比一个函数或方法内部。闭包函数外函数（Enclosing）包含了非局部(non-local)也非全局(non-global)的变量。全局做用域（Global）是当前脚本的最外层，如当前模块的全局变量，实例以下：

global_scope = 0 # 全局做用域
# 定义闭包函数中的局部做用域
def outer():
o_count = 1 # 闭包函数外的函数中，相对于函数 inner() 来讲做用域非局部
def inner():
local_scope = 2 # 局部做用域

以上实例展现的是全局做用域和闭包函数中的函数，以及函数中的局部做用域，对于函数 inner() 来讲，outer() 中的做用域为 non-local

四、内建做用域

Python 中的内建做用域（Built-in）：包含了内建的变量/关键字等，最后被搜索

内建做用域是经过一个名为 builtin 的标准模块来实现的，可是这个变量名自身并无放入内置做用域内，因此必须导入这个文件才可以使用它。在Python3.0中，可使用如下的代码来查看到底预约义了哪些变量:

import builtinsdir(builtins)['ArithmeticError', 'AssertionError', 'AttributeError', 'BaseException', 'BlockingIOError', 'BrokenPipeError', 'BufferError', 'BytesWarning', 'ChildProcessError', 'ConnectionAbortedError', 'ConnectionError', 'ConnectionRefusedError'...]

Python 中只有模块（module），类（class）以及函数（def、lambda）才会引入新的做用域，其它的代码块（如 if/elif/else/、try/except、for/while等）是不会引入新的做用域的，也就是说这些语句内定义的变量，外部也能够访问，以下:

name1 = 'SuSan'
if chr('SuSan'.__eq__(name1)):
result = 'I am from China'
else:
result = 'I am from USA'
print(result)
# 输出结果为：
I am SuSan,I am from China

实例中 result 变量定义在 if 语句块中，但外部仍是能够访问的。

若是将 result 定义在函数中，则它就是局部变量，外部不能访问，在代码中会报错运行出异常：

# 若是将变量定义在函数内部，则外部不能访问
def names():
name2 = 'SuSan'
# 在程序调用方法内部的变量报错
if('SuSan'.__eq__(name2)):
result = 'I am '+name2 +','+'I am from China'
else:
result = 'I am from USA'
print(result)
#运行输出异常
Traceback (most recent call last):
File "python_scope.py", line 30, in <module>
if('SuSan'.__eq__(name1)):
NameError: name 'name2' is not defined

从以上报错信息看出，name2 未定义，由于name2 是函数names() 中的局部变量，只能在函数内部调用，外部不能调用函数中的局部变量。

五、全局变量和局部变量

全局变量：定义在函数外部拥有全局做用域的变量
局部变量：定义在函数内部拥有局部做用域的变量

局部变量只能在其被声明的函数内部访问，而全局变量能够在整个程序范围内访问。调用函数时，全部在函数内声明的变量名称都将被加入到做用域中。以下实例：

# 全局变量和局部变量
total = 0 # 这是一个全局变量
# 函数说明
def sum(arg1, arg2):
# 返回2个参数的和."
total = arg1 + arg2 # total在这里是局部变量.
print("函数内是局部变量 : ", total)
return total
# 调用sum函数，传入参数的计算结果显示局部变量
sum(10, 20)
print("函数外是全局变量 : ", total)
# 输出结果为：
函数内是局部变量 : 30
函数外是全局变量 : 0

六、global 和 nonlocal关键字

当内部做用域想修改外部做用域的变量时，就要用到global和nonlocal关键字了。

变量访问顺序：
当前做用域局部变量->外层做用域变量->再外层做用域变量->......->当前模块全局变量->pyhton内置变量

global:全局变量,当局部做用域改变全局变量用global，同时global还能够定义新的全局变量
nonlocal:外层嵌套函数的变量,nonlocal不能定义新的外层函数变量，只能改变已有的外层函数变量,同时nonlocal不能改变全局变量

6.1 修改全局变量

num = 1def fun1():# 申明访问全局变量 global num  # 须要使用 global 关键字声明# 输出全局变量原始值 print(num) #　修改全局变量    num = 123 print(num)# 调用函数fun1()# 输出修改后的全局变量值print(num)

以上实例输出结果为：

6.2 修改嵌套做用域

若是要修改嵌套做用域（enclosing 做用域，外层非全局做用域）中的变量则须要 nonlocal 关键字

# 定义函数def outer():# 定义变量    num = 10 #　定义嵌套函数 def inner(): nonlocal num   # nonlocal关键字声明，使用函数中变量 # 修改变量值        num = 100 print(num)    inner() print(num)outer()

以上实例输出：

另外还有一种特殊状况，如下这段代码有语法错误，运行会报一个异常：

b = 8
def test():
b = b * 10
print(b)
test()
#　异常信息：UnboundLocalError

程序执行异常：

Traceback (most recent call last): File "python_scope.py", line 90, in <module>    test() File "python_scope.py", line 88, in test    a = a + 1UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

错误信息为局部做用域引用错误，由于 test 函数中的 a 使用的是局部变量，未定义，没法修改。将　a 修改成全局变量，经过函数参数传递，程序就能够正常执行，输出结果为：

b = 8def test(b):    b = b * 10 print(b)test(b)

程序输出结果为：

另外一种解决办法是加 global 关键字：

b = 8def test(): global b    b = b * 30 print(b)test()

输出结果为：

6.3 global 和 nonlocal 的区别

二者的功能不一样。global关键字修饰变量后标识该变量是全局变量，对该变量进行修改就是修改全局变量，而nonlocal关键字修饰变量后标识该变量是上一级函数中的局部变量，若是上一级函数中不存在该局部变量，nonlocal位置会发生错误（最上层的函数使用nonlocal修饰变量一定会报错）。
二者使用的范围不一样。global关键字能够用在任何地方，包括最上层函数中和嵌套函数中，即便以前未定义该变量，global修饰后也能够直接使用，而nonlocal关键字只能用于嵌套函数中，而且外层函数中定义了相应的局部变量，不然会发生错误

总结

本节给你们介绍了 Python 命名空间和做用用户的介绍与简单应用，在 Python 开发实战中对命名空间和做用域的运用比较普遍，谨以此文献给在 Python 学习道路上的道友，但愿对你们有一丝帮助。

第22天：Python NameSpace & Scope

命名空间定义了在某个做用域内变量名和绑定值之间的对应关系，命名空间是键值对的集合，变量名与值是一一对应关系。做用域定义了命名空间中的变量可以在多大范围内起做用。

1、命名空间

一、概述

二、命名空间种类

三、命名空间查找、建立、销毁顺序

3.1 查找变量

3.2 各命名空间建立顺序：

3.3 各命名空间销毁顺序：

四、命名空间总结

2、做用域

一、概述

二、做用域种类

三、全局做用域和局部做用域

四、内建做用域

五、全局变量和局部变量

六、global 和 nonlocal关键字

6.1 修改全局变量

6.2 修改嵌套做用域

6.3 global 和 nonlocal 的区别

总结

第10天：Python 类与对象

第9天：Python Tupple

第8天：Python List

第7天：Python 数据结构--序列

第6天：Python 模块和包

第5天：Python 函数

第4天：Python 流程控制

第3天：Python 变量与数据类型

第2天：Python 基础语法

第1天：Python 环境搭建