Python学习之路（44）——命名空间与作用域

命名空间NameSpace

我们知道想要使用模块中的函数，就需要导入模块（import），此时就需要考虑命名空间的问题，否则使用函数就会报错。

命名空间是从名字到对象的一个映射（a mapping from name to objects），按照字典来实现，键是变量名，值就是变量的值。

一些常见的命名空间包括，built-in中的集合（abs()函数等），一个模块中的全局变量等。

从某种意义上来说，一个对象（object）的所有属性（attribute）也构成了一个命名空间。

在程序执行期间，会有多个命名空间同时存在：

1、每个函数拥有自己的命名空间，叫做局部命名空间，记录了函数的变量，包含函数的参数和局部定义的变量等；

2、每个模块也有自己的命名空间，叫做全局命名空间，记录了模块的变量，包含函数、类、其他导入的模块、模块级的变量等；

3、然后就是内置命名空间，任何模块都可以访问，包含内置函数和异常等。

 

作用域scope

作用域是Python程序的一块文本区域（testual region），在该区域，对命名空间是可以直接访问的，而不需要通过属性来访问。

作用域就是定义程序应当如何搜索确切的“名字-对象”的命名空间的层级关系。

注意：

直接访问：对一个变量名的引用会在所有命名空间中查找该变量，而不是通过属性访问。（比如abs(-1)，abs就属于直接访问）

属性访问：所有名字后加 “.” 的都认为是属性访问。（比如module.fuction，需要知道function的命名空间，属性属性访问）

 

二者联系

在Python中，作用域是由命名空间按照特定的层级结构组合起来的。

因此，作用域一定是命名空间，但命名空间不一定是作用域。

 

LEGB-rule

在一个Python程序运行时，至少有4个作用域是存在的，直接访问一个变量可能在这些命名空间中逐一搜索。

Local（innermost）：包含局部变量，比如一个函数/方法内部。

Enclosing：包含了非局部（non-local）也非全局（non-global）的变量。比如两个嵌套函数，内层函数可能搜索外层函数的命名空间，但该命名空间对内层函数而言，既非局部也非全局。

Global（next-to-last）：当前脚本的最外层，比如当前模块的全局变量。

Built-in（outtermost）：Python的__builtin__模块，包含了内建的变量/关键字等。

当有一个变量在Local域中找不到时，Python会在上一层Enclosing域（不一定存在）中搜索，如果找不到，则再往上一层，搜索模块内的Global域，如果还找不到，最后会在Build-in域中搜索。最终没有搜索到的话，Python会抛出NameError异常。

 

有两个例子：

示例1

def outer():
    a = 0
    b = 1

    def inner():
        print(a)
        print(b)

    inner()

outer()

##########执行结果##########
C:\Python35\python3.exe D:/Project/Python/Pro_py3/test.py
0
1

示例2

def outer():
    a = 0
    b = 1

    def inner():
        print(a)
        print(b)

        b = 4

    inner()

outer()

##########执行结果##########
C:\Python35\python3.exe D:/Project/Python/Pro_py3/test.py
0
Traceback (most recent call last):
  File "D:/Project/Python/Pro_py3/test.py", line 13, in <module>
    outer()
  File "D:/Project/Python/Pro_py3/test.py", line 11, in outer
    inner()
  File "D:/Project/Python/Pro_py3/test.py", line 7, in inner
    print(b)
UnboundLocalError: local variable 'b' referenced before assignment

可以思考一下，为什么第一个示例正常运行，第二个示例抛出异常。

这里有2条规则很重要：

1、赋值语句通常会隐式地创建一个local变量，即便该变量名已存在赋值语句发生的上一层作用域中；

2、如果没有global关键字声明变量，对一个变量的赋值总是认为该变量存在于最内层（innermost）的作用域中。