待手绾青丝

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庭中三千梨花树,再无一朵入我心。 心中只你一朵,似在心中,不在心中,可望可念可想不可及。

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03_名称空间与作用域

待手绾青丝
2024-10-23 / 0 评论 / 45 阅读 / 0 点赞

名称空间与作用域

一、名称空间

​ 首先我们来看一下,什么是名称空间呢?所谓的名称空间,直白的讲就是存放变量名与对象映射/绑定关系的地方。针对于 x = 3 ,Python会申请内存空间存放对象3,然后将变量名 x 与 3 的绑定关系存放于名称空间中,del x 表示清除该绑定关系。

​ 在程序执行期间最多会存在三种名称空间。

1、内建名称空间

内建名称空间伴随着Python解释器的启动/关闭而产生/回收,因而是第一个被加载的名称空间,用来存放一些内置的名字,比如:内建函数名

print

<built-in function print>

2、全局名称空间

全局名称空间伴随着Python文件的开始执行/执行完毕而产生/回收,是第二个被加载的名称空间,文件执行过程中产生的名字都会存放于该名称空间中,如下所示:

import sys  # 模块名sys

x = 1  # 变量名x

if x == 1:
    y = 2  # 变量名y

def foo(x):  # 函数名foo
    y = 1
    def bar():  # 函数名bar
        pass

Class bar(object):  # 类名Bar
    pass

3、局部名称空间

局部名称空间伴随着函数的调用/结束而****临时****产生/回收,函数的形参、函数内定义的变量名都会被存放于该名称空间中

def foo(x):
    y = 3  # 调用函数的时候,才会执行函数代码,变量名x和y都存放于该函数的名称空间中

名称空间的加载顺序是:****内置名称空间**** -> *全局名称空间* - > *局部名称空间****,而查找一个名字,必须从三个名称空间之一找到,查找顺序为:****局部名称空间* -> *全局名称空间* -> *内置名称空间*

正是由于这种查找的顺序,所以导致如下代码无法正常运行

print = 666  # 错误
print(print)

二、作用域

1、全局作用域与局部作用域

​ 按照变量名的作用范围的不同,我们可以将三个名称空间划分为两个区域:

1.全局作用域

​ 所谓的全局作用域,位于全局名称空间、内建名称空间中的变量名,该范围内的变量名全局存活(除非被删除,否则在整个文件执行过程中存活)、全局有效(在任意位置都可以使用)

2.局部作用域

​ 所谓的局部作用域,位于局部名称空间中的变量名属于局部范围,该范围内的名字临时存活(即在函数调用的时候临时生成,函数调用结束后就释放)、局部有效(只能在函数内使用)

2、作用域与变量名查找的优先级

​ 在局部作用域查找变量名的时候,起始位置是局部作用域,所以先查找局部名称空间,没有找到,再去全局作用域查找:先查找全局名称空间,没有找到,再查找内置名称空间,最后都没有找到就会抛出异常

x = 100  # 全局作用域的变量名x
def foo():
    x = 300  # 局部作用域的变量名x
    print(x)  # 先从局部作用域查找变量名x

foo()

# 结果
300

在全局作用域查找名字的时候,起始位置便是全局作用域,所以先查找全局名称空间,没有找到,再查找内置名称空间,最后都没有找到就会抛出异常。

x = 100  # 全局作用域的变量名x
def foo():
    x = 300  # 局部作用域的变量名x
    print(x)  # 先从局部作用域查找变量名x

foo()
print(x)

# 结果
300
100

提示:可以调用内建函数*locals()以及globals()来分别查看局部作用域和全局作用域的变量名,查看的结果都是***字典**的格式,在全局作用域查看到的locals()的结果等于globals()

x = 100  # 全局作用域的变量名x
def foo():
    x = 300  # 局部作用域的变量名x
    print(x)  # 先从局部作用域查找变量名x
    print(locals())
    print(globals())
foo()
print(x)
print(locals())
print(globals())
# 结果
300
{'x': 300}
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000001E533488820>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'C:\\Users\\xiaowu\\Desktop\\pythnon-blog\\python\\python.py', '__cached__': None, 'x': 100, 'foo': <function foo at 0x000001E5333C3E20>}
100
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000001E533488820>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'C:\\Users\\xiaowu\\Desktop\\pythnon-blog\\python\\python.py', '__cached__': None, 'x': 100, 'foo': <function foo at 0x000001E5333C3E20>}
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000001E533488820>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'C:\\Users\\xiaowu\\Desktop\\pythnon-blog\\python\\python.py', '__cached__': None, 'x': 100, 'foo': <function foo at 0x000001E5333C3E20>}

Python 支持函数的嵌套定义,在内嵌的函数内查找变量名的时候,会优先查找自己局部作用域的名字,然后由内而外一层层查找外部嵌套函数定义的作用域,没有找到,则查找全局作用域

x = 1
def outer():
    x = 2
    def inner():
        x = 3
        print(f'inner x:{x}')

    inner()
    print(f'outer x:{x}')

outer()

# 结果
inner x:3
outer x:2

1.函数内修改全局名称空间中变量的值

1)不可变数据类型

​ 在函数内,无论嵌套多少层,都可以查看到全局作用域的变量名。若要在函数内修改全局名称空间中变量名的值,当值为不可变数据类型的时候,则需要用到global关键字

x = 1
def foo():
    global x  # 声明这个x是全局名称空间的变量名
    x = 2

foo()
print(x)

# 结果
2
2)可变数据类型

当实参的值为可变数据类型的时候,函数体内对该值的修改将直接反应到原值,

um_lis = [1, 2, 3]
def foo(nums):
    nums.append(5)
    
foo(num_lis)
print(num_lis)

# 结果
[1, 2, 3, 5]

2.nonlocal

对于嵌套多层的函数,使用nonlocal关键字可以将变量名声明为来自外部嵌套函数定义的作用域(非全局)

def f1():
    x = 2
    def f2():
        nonlocal x
        x = 3
    f2()  # 调用f2(),修改f1作用域中名字x的值
    print(x)  # 在f1作用域查看x
f1()

# 结果
3

nonlocal x会从当前函数的外层函数开始一层层去查找变量名 x ,如果是一直到最外层函数都找不到,则会抛出异常,但是无论如何也不会走出最外层函数去到全局。

三、LEGB

LEGB规则,表示的是Local -> Enclosed -> Global -> Built-in,其中的箭头方向表示的是搜索顺序。

| 搜索顺序(从上到下) | 具体位置 | | -------------------- | ------------------------------------------------------- | | Local | 可能是在一个函数或者类方法内部 | | Enclosed | 可能是嵌套函数内,比如说 一个函数包裹在另一个函数内部。 | | Global | 代表的是执行脚本自身的最高层次 | | Built-In | Python为自身保留的特殊名称 |

Flat is better than nested.

(扁平比嵌套好)

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