13、名称空间与作用域

一 名称空间

名称空间即存放名字与对象映射/绑定关系的地方。比如说，x=3，Python会申请内存空间存放对象3，然后将名字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

 

二 名称空间的加载顺序

python test.py
#1、python解释器先启动，因而首先加载的是：内置名称空间
#2、执行test.py文件，然后以文件为基础，加载全局名称空间
#3、在执行文件的过程中如果调用函数，则临时产生局部名称空间

 

三 名称空间三大类

　　1.内建名称空间

　　存放Python解释器自带的名字，Python解释器启动则产生，关闭则回收

print(len)
# 运行结果
<built-in function len>

 　　2.全局名称空间

　　存放的是最顶级的名字，随着Python程序刚开始运行则立刻产生，程序结束立刻回收

　　通俗来讲，只要不是Python自带的名字，都是全局名称空间

 　　3.局部名称空间

　　存放的是函数内的名字，函数调用则产生，函数调用结束则销毁

名称空间的的加载顺序是：内置名称空间->全局名称空间->局部名称空间，

而查找访问一个名字，会基于自己当前位置从内往外找，查找顺序为：局部名称空间->全局名称空间->内置名称空间。LEGB

总结：名称空间的‘嵌套’关系是函数定义阶段，扫描语法时生成的，与调用位置无关

 

四 作用域

　　按照名字作用范围的不同可以将三个名称空间划分为两个区域：

1. 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，该范围内的名字全局存活（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:位于局部名称空间中的名字属于局部范围。该范围内的名字临时存活（即在函数调用时临时生成，函数调用结束后就释放）、局部有效（只能在函数内使用）。

作用域与名字查找的优先级

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

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

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

x=100
def foo():
    x=300 # 在函数调用时产生局部作用域的名字x
foo()
print(x)  # 在全局找x,结果为100

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()

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

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

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

x=1
def foo():
    global x #声明x为全局名称空间的名字
    x=2
foo()
print(x) #结果为2

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，

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

foo(num_list)
print(num_list)
# 结果为
[1, 2, 3, 5]

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）

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名字x，若是一直到最外层函数都找不到，则会抛出异常。