Python干货：命名空间和作用域的基础知识整合

什么是命名空间?

命名空间是一个系统，它对Python中的每个对象都有一个唯一的名称。对象可能是变量或方法。

Python本身以Python字典的形式维护名称空间。

在类似的行中，Python解释器可以理解代码中的确切方法或变量，这取决于名称空间。

名称可能是任何Python方法或变量，空间取决于试图访问变量或方法的位置。

命名空间的类型：

• 内置：主要用来存放内置函数、异常等，比如：abs 函数、BaseException 异常。
• 全局：指在模块中定义的名称，比如：类、函数等。
• 局部：指在函数中定义的名称，比如：函数的参数、在函数中定义的变量等。

当Python解释器只在没有和用户定义的模块、方法、类等情况下运行时，在名称空间中构建(如print()、id())这些函数。当用户创建一个模块时，将创建一个全局命名空间。

内置命名空间包含全局命名空间；全局命名空间包含局部命名空间.
 

命名空间的生存期：

命名空间的生存期取决于对象的作用域，不可能从外部命名空间访问内部命名空间的对象。

• 内置：在 Python 解释器启动时创建，退出时销毁。
• 全局：在模块定义被读入时创建，在 Python 解释器退出时销毁。
• 局部：对于类，在 Python 解释器读到类定义时创建，类定义结束后销毁；对于函数，在函数被调用时创建，函数执行完成或出现未捕获的异常时销毁。

例子：

# var1 is in the global namespace 
var1 = 5
def some_func():
  
    # var2 is in the local namespace 
    var2 = 6
    def some_inner_func():
  
        # var3 is in the nested local 
        # namespace
        var3 = 7

如下图所示，相同的对象名称可以出现在多个名称空间中，因为同一名称空间之间的隔离是由名称空间维护的。

但在某些情况下，您可能只对更新或处理全局变量感兴趣，如下面的示例所示，应该将其显式标记为全局变量和更新或处理。

# Python program processing
# global variable
  
count = 5
def some_method():
    global count
    count = count + 1
    print(count)
some_method()

产出：

6

Python中的对象范围：

范围是指可从其中访问特定Python对象的编码区域。

不能从代码的任何地方访问任何特定的对象，对象的范围必须允许访问。
 
例1：

# Python program showing
# a scope of object
  
def some_func():
    print("Inside some_func")
    def some_inner_func():
        var = 10
        print("Inside inner function, value of var:",var)
    some_inner_func()
    print("Try printing var from outer function: ",var)
some_func()

产出：

Inside some_func
Inside inner function, value of var: 10

Traceback (most recent call last):
  File "/home/1eb47bb3eac2fa36d6bfe5d349dfcb84.py", line 8, in 
    some_func()
  File "/home/1eb47bb3eac2fa36d6bfe5d349dfcb84.py", line 7, in some_func
    print("Try printing var from outer function: ",var)
NameError: name 'var' is not defined

2 作用域

2.1 概念

作用域是 Python 程序可以直接访问命名空间的文本区域（代码区域），名称的非限定引用会尝试在命名空间中查找名称，作用域是静态的。

2.2 种类

Python 有如下四种作用域：

• 局部：最先被搜索的最内部作用域，包含局部名称。
• 嵌套：根据嵌套层次由内向外搜索，包含非全局、非局部名称。
• 全局：倒数第二个被搜索，包含当前模块的全局名称。
• 内建：最后被搜索，包含内置名称的命名空间。

作用域的搜索顺序：从局部——嵌套——全局——内建依次进行。

Python由内向外去搜索名字 ，再通过具体代码来对作用域作进一步了解，如下所示：

# 全局作用域
g = 1
def outer():
    # 嵌套作用域
    e = 2
    def inner():
        # 局部作用域
        i = 3

2.3 global & nonlocal

我们先来看一下全局变量与局部变量。

• 全局变量：定义在函数外部的变量。
• 局部变量：定义在函数内部的变量。

全局变量可以在整个程序范围内进行访问。

而局部变量只能在函数内部访问。

通过具体示例看一下：

# 全局变量
d = 0
def sub(a, b):
    # d 在这为局部变量
    d = a - b
    print('函数内 : ', d)

sub(9, 1)
print('函数外 : ', d)

执行结果：

函数内 :  8
函数外 :  0

利用 global 和 nonlocal 关键字修改外部作用域的变量。将上面示例中 sub() 函数中的 d 变量修改为全局变量，则需使用 global 关键字，示例如下所示：

# 全局变量
d = 0
def sub(a, b):
    # 使用 global 声明 d 为全局变量
    global d
    d = a - b
    print('函数内 : ', d)

sub(9, 1)
print('函数外 : ', d)

执行结果：

函数内 :  8
函数外 :  8

如果需要修改嵌套作用域中的变量，则需用到 nonlocal 关键字。

2.3.1 不使用 nonlocal

def outer():
    d = 1
    def inner():
        d = 2
        print('inner：', d)
    inner()
    print('outer：', d)
outer()

执行结果：

inner： 2
outer： 1

2.3.2 使用 nonlocal

def outer():
    d = 1
    def inner():
        nonlocal d
        d = 2
        print('inner：', d)
    inner()
    print('outer：', d)
outer()

执行结果：

inner： 2
outer： 2