Python基础：作用域和命名空间

命名空间是存储变量的地方，而作用域则是变量的有效范围。

作用域（Scope）指的是变量的有效范围。Python中的作用域分为三种：
- 局部作用域指的是函数内部的范围；
- 全局作用域指的是程序中所有函数之外的范围；
- 内置作用域指的是Python解释器内置的范围。
命名空间（Namespace）指的是变量存储的位置。Python中的变量存储在不同的命名空间中：
- Local Scope：局部命名空间，包含了函数内部定义的变量和函数名字；
- Enclosing Scope：外部嵌套函数的命名空间，包含了嵌套函数中定义的变量和函数名字；
- Global Scope：全局命名空间，包含了模块中定义的变量和函数名字；
- Built-in Scope：内置命名空间，包含了Python解释器内置的函数和变量名字。

简单来说，在一个函数func()中，它的局部命名空间即为func，内部定义的属性或方法都在这个命名空间中，其生效的范围(作用与域)为该函数内部。

为了辅助后面的讲解，下面先介绍几个python的内置函数

locals() 用于查看当前作用域的命名空间中的变量。它返回的是一个字典，字典的键是变量名，字典的值是变量的值。只能在函数内部使用。
globals() 用于查看全局作用域的命名空间中的变量。它返回的是一个字典，字典的键是变量名，字典的值是变量的值。可以在任何地方使用。
dir(object) 如果没有实参，则返回当前本地作用域中的名称列表。如果有实参，它会尝试返回该对象的有效属性列表。如果对象有一个名为 __dir__() 的方法，那么该方法将被调用，并且必须返回一个属性列表。

下面简单说明一下用法

a = 1
print('globals:', globals())
print('dir:', dir())

输出为：

globals: {'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000013C08576CD0>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'D:\\project\\python100days\\1.py', '__cached__': None, 'a': 1}
dir: ['__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'a']

可以看到dir()返回的列表是所有属性的变量名，而globals()返回的是字典，包括了前面的变量名和每个变量的值

接下来我们再来看命名空间和作用域的例子：

a = 1
def foo():
    b = 2
    print("foo内部的局部命名空间:", locals())
    print("foo内部的全局命名空间:", globals())
    print('foo内部的当前命名空间（应为当前局部命名空间）:', dir())

foo()
print('foo外部的全局命名空间:', globals())
print('foo外部的当前命名空间（应为全局命名空间）:', dir())
print('全局命名空间中’foo‘的命名空间:', dir(foo))

输出：

foo内部的局部命名空间: {'b': 2}
foo内部的全局命名空间: {'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000002C6C3346CD0>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'D:\\project\\python100days\\1.py', '__cached__': None, 'a': 1, 'foo': <function foo at 0x000002C6C338F160>}
foo内部的当前命名空间（应为当前局部命名空间）: ['b']
foo外部的全局命名空间: {'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000002C6C3346CD0>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'D:\\project\\python100days\\1.py', '__cached__': None, 'a': 1, 'foo': <function foo at 0x000002C6C338F160>}
foo外部的当前命名空间（应为全局命名空间）: ['__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'a', 'foo']
全局命名空间中’foo‘的命名空间: ['__annotations__', '__call__', '__class__', '__closure__', '__code__', '__defaults__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__get__', '__getattribute__', '__globals__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__kwdefaults__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__name__', '__ne__', '__new__', '__qualname__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__']

这里可以看出：
1、全局命名空间再foo内部和外部都是一样的；
2、在foo内部时，dir输出当前命名空间即为局部命名空间；在foo外部时，dir输出当前命名空间为全局命名空间。
3、dir(foo)时，输出函数对象的属性和方法的名称列表，包括函数的内置属性和方法，以及函数对象可用的特殊方法。（ps:对于一个函数对象，其中一些属性和方法是 Python 解释器自动添加的，例如 __call__ 方法，它定义了函数对象的调用方式）

Python基础：作用域和命名空间

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