【2020Python修炼记17】Python语法入门—名称空间和作用域

【目录】

一、名称空间

1. 内置名称空间

2. 全局名称空间

3. 局部名称空间

二、作用域

1. 全局作用域与局部作用域

2. 作用域与名字查找的优先级

 

一、名称空间

名称空间（namespacs） ：存放名字的地方，是对栈区的划分。

有了名称空间之后，就可以在栈区中存放相同的名字，详细的名称空间分为三种：内置名称空间，全局名称空间，局部名称空间

 l —— local(function)；函数内的名字空间
e —— enclosing function locals；外部嵌套函数的名字空间(例如closure)
g —— global(module)；函数定义所在模块（文件）的名字空间
b —— builtin(python)；python内置模块的名字空间 

# builtin  b —— builtin(python)；python内置模块的名字空间 
# global   g —— global(module)；函数定义所在模块（文件）的名字空间
def f1():
    # enclosing  e —— enclosing function locals；外部嵌套函数的名字空间(例如closure)
    def f2():
        # enclosing  e —— enclosing function locals；外部嵌套函数的名字空间(例如closure)
        def f3():
            # local  l —— local(function)；函数内的名字空间
            pass

 

1、内置名称空间

 # 存放的名字：存放的是python解释器内置的名字

# 存活周期：python解释器启动则产生，python解释器关闭则销毁

# 在python解释器内：
'''
>>> print
<built-in function print>
>>> input
<built-in function input>
'''

 

2、全局名称空间

# 存放的名字：只要不是函数内定义、也不是内置的，剩下的都是全局名称空间的名字
# 存活周期：python文件执行则产生，python文件运行完毕后销毁

 即 伴随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，如下名字：

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():
        pass

class bar: #类名bar
    pass

 

if c==0:
   x=2     #if 为*代码，且不是函数，x为全局命名空间的名字
   print(x)

 

 

3、局部名称空间

# 存放的名字：在调用函数时，运行函数体代码过程中产生的函数内的名字；

即 函数的形参、函数内定义的名字都会被存放于局部名称空间中

# 存活周期：在调用函数时存活，函数调用完毕后则销毁

def func(a,b):
    pass

func(10,1)
func(11,12)
func(13,14)
func(15,16)

def foo(x):
    y=3 #调用函数时，才会执行函数代码，名字x和y都存放于该函数的局部名称空间中

 

4、名称空间加载顺序

 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

 

5、名称空间销毁顺序

 名称空间销毁顺序与名称空间的加载顺序相反，即 局部名称空间>全局名空间>内置名称空间

 

6、名字的查找优先级

函数的嵌套关系和名字查找顺序是在函数定义阶段就已经确定好了。

查找一个名字（按照定义阶段的语法顺序去找），必须从三个名称空间之一找到，由 当前所在的位置 向上一层一层查找

内置名称空间
全局名称空间
局部名称空间

（1）如果当前在局部名称空间：

查找顺序为：局部名称空间->全局名称空间->内置名称空间->最后都没有找到就会抛出异常

# input=333 #全局作用域的名字input
def func():
    input=444 # 局部名字input
    print(input) #在局部找input

func()

输出结果：
444

input=333  #全局作用域的名字input

def func():
    # input=444  #局部没有名字input，则找 全局作用域的名字input
    print(input)

func()

输出结果： 333

（2）如果当前在全局名称空间
查找顺序为：全局名称空间->内置名称空间->最后都没有找到就会抛出异常

input=333   #全局变量

def func():
    input=444    #在函数调用时产生局部作用域的名字input

 func()

print(input)   # 该语句不属于函数体，属于全局命名空间；函数调用时，对该语句没有影响，所以直接执行打印功能，从全局命名空间开始找，即输出全局变量 input=333 

输出结果：
333

# input=333

def func():
    input=444
func()

print(input)   # 该语句不属于函数体，属于全局命名空间；函数调用时，对该语句没有影响，所以直接执行打印功能，从全局命名空间开始找，
                  全局空间没有值，则在内置命名空间找，即 <built-in function input>

输出结果：
<built-in function input>

栗子1号：

def func():
    print(x)
x=111 # 全局变量

func()

栗子2号：名称空间的"嵌套"关系是以函数定义阶段为准，与调用位置无关

x=1
def func():
   print(x)


def foo():
    x=222
    func()

foo()

 

栗子3号：函数嵌套定义——（函数嵌套，为了保证可读性，最多三层嵌套）

python支持函数的嵌套定义，在内嵌的函数内查找名字时，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

 

先运行一个函数： 

def f2():
    input = 333
    print(input)
input = 222  # 是全局变量，函数f2调用时先在函数内的局部空间找值，有局部变量input = 333，故打印该值。

f2()

输出结果：
333

将上述函数作为子函数，函数的嵌套定义：

input=111
def f1():
    def f2():
        input=333
        print(input)
    input=222

    f2()

f1()  # f1嵌套子函数f2，子函数f2即为f1的函数体，所以函数调用执行过程同上

输出结果：
333

input=111
def f1():
    def f2():
        # input=333 #将局部变量注释，则f2执行时，在函数的局部空间内找不到值，会在其上一层的函数空间找，存在全局变量 input=222，执行f2，输出结果 222
        print(input)
    input=222

    f2()

f1()

输出结果：
222

input=111
def f1():
    def f2():
        # input=333
        print(input)
    # input=222  #若将f2的局部空间和最接近的全局空间的变量都去除，则函数f2执行时，会继续往下一个全局空间找值，存在input=111，则输出结果 111

    f2()

f1() 

输出结果：
111

栗子4号：先定义，后使用

x=111
def func():
    print(x)
    x=222

func()

# unboundlocalerror: local variable 'x' referenced before assignment 
#    即 变量x在使用前并未定义

修改一下：

x=111
def func():
    x = 222
    print(x)

func()

输出结果：
222

 

二、作用域

 作用域，即 作用范围。

1. 全局作用域与局部作用域

 全局作用域：位于全局名称空间、内建名称空间中的名字属于全局范围
1、全局存活（除非被删除，否则在整个文件执行过程中存活）
2、全局有效: 被所有函数共享（在任意位置都可以使用）

x=111 #全局变量，全局有效

def foo():
    print(x,id(x))

def bar():
    print(x,id(x))

foo()
bar()

print(x,id(x))

输出结果：
111 140730714743904
111 140730714743904
111 140730714743904

局部作用域: 位于局部名称空间中的名字属于局部范围
1、临时存活：即在函数调用时临时生成，函数调用结束后就释放
2、局部有效: 只能在函数内使用

 

x=100 #全局作用域的名字x
def foo():
    x=300 #局部作用域的名字x
    print(x) #在局部找x
foo()#结果为300

 

2. 作用域与名字查找的优先级

 （可先参照第一部分内容中的——6、名字查找的优先级）

先确定哪里有‘调用’操作，以此为起点，先不进行函数调用执行，而是以此为分水岭，开始名字查找——

确定当前位置，从当前位置开始查找，若无，则继续向上一层一层地往上查找。

 

总结如下：

（1）在局部作用域查找名字时，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

（2）在全局作用域查找名字时，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

（3）提示：可以调用内建函数locals()和globals()来分别查看局部作用域和全局作用域的名字，查看的结果都是字典格式。

在全局作用域查看到的locals()的结果等于globals()

（4）python支持函数的嵌套定义，在内嵌的函数内查找名字时，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 （栗子4号）

（5）在函数内，无论嵌套多少层，都可以查看到全局作用域的名字，若要在函数内修改全局名称空间中名字的值，当值为不可变类型时，则需要用到global关键字（栗子2号）

（6）对于嵌套多层的函数，使用nonlocal关键字可以将名字声明为来自外部嵌套函数定义的作用域（非全局）（栗子5号）

（7）当实参的值为可变类型时，函数体内对该值的修改将直接反应到原值（栗子3号）

 

栗子1号：

x=111

def func():
    x=222

func()
print(x) # 处于全局空间，所以先从全局空间找，存在x=111，输出结果 111

栗子2号：如果在局部想要修改全局的名字对应的值（不可变类型），需要用global，将该变量声明为全局变量

x=111

def func():
    global x # 声明x这个名字是全局的名字，不要再造新的名字了
    x=222

func()
print(x)

输出结果：
222

栗子3号：当实参的值为可变类型时，函数体内对该值的修改将直接反应到原值

l=[111,222]
def func():
    l.append(333) #l为可变类型，只是增减容器内的值，则没有必要声明为global

func()
print(l)

输出结果：
[111, 222, 333]

 如果要将可变类型改为不可变类型，则要声明global

l=[111,222]
def func():
    global l
    l=123       #l为可变类型，要修改它的值，则一定要声明为global，才可修改

func()
print(l)

输出结果：
[111, 222, 333]

 

栗子4号：函数嵌套定义

x=1
def outer():
    x=2
    def inner(): # 函数名inner属于outer这一层作用域的名字
        x=3
        print('inner x:%s' %x)

    inner()
    print('outer x:%s' %x)

outer() 
#结果为
inner x:3
outer x:2

栗子5号：nonlocal(了解): 修改函数外层函数包含的名字对应的值（不可变类型）
                对于嵌套多层的函数，使用nonlocal关键字可以将名字声明为来自外部嵌套函数定义的作用域（非全局）

                nonlocal x会从当前函数的外层函数开始一层层去查找名字x，若是一直到最外层函数都找不到，则会抛出异常。

x=0
def f1():
    x=11
    def f2():
        x=22
    f2()
    print('f1内的x：',x)

f1()  #执行函数f1，先在函数体内的局部空间找值，存在x=11，则输出；内置函数f2里的x=22，只对f2有用。

输出结果：
f1内的x： 11

 

x=0
def f1():
    x=11
    def f2():
        nonlocal x   #声明 内置函数f2里的x=22，不是内置函数f2里的局部变量，则归属于外层函数f2，x=22会覆盖掉x=11，作为最后的结果输出。
        x=22
    f2()       #调用f2(),修改f1作用域中名字x的值
    print('f1内的x：',x)  #在f1作用域查看x

f1()

输出结果：
f1内的x： 22