python3名前空間とスコープ

名前空間

通過公式ドキュメントを見てみましょう：

名前空間は、現在、Pythonの辞書として実装されているobjects.Most名前空間に名前のマッピングです。

名前空間（名前空間）のオブジェクトに名前からマッピングされ、名前空間のほとんどはPythonの辞書によって達成されます。

名前空間は、プロジェクトの名前の衝突を避けるための方法を提供します。各名前空間は独立しており、そこに何の関係がないので、名前空間には、同じ名前を持つことはできませんが、異なる名前空間が何らかの影響を与えることなく名前を複製することができます。

私たちは、フォルダ（ディレクトリ）のファイルは名前が重複することができ、各フォルダに同じファイル名が、別のフォルダを指定することはできません、複数のフォルダを含めることができ、コンピュータシステムの一例を与えます。

3つの一般的な名前空間があります。

• 組み込みの名前（組み込み名）、組み込みのPython言語名、そのような関数名ABS、チャーと珍しい名前BaseException、例外などのように。
• グローバルタイトル（グローバル名）、モジュール内で定義された名前、モジュールは他のモジュールによってインポート関数、クラス、モジュールレベルの変数や定数などの変数を、記録します。
• ローカル名（ローカル名）、定義された関数のパラメータとローカル変数を含む変数録音機能、で定義された関数の名前。（また、このクラスで定義されました）

名前空間の検索順序：

私たちは、変数runoobを使用すると仮定し、Pythonの検索順序：へのローカルな名前空間- >グローバル名前空間- >ビルトイン名前空間。

あなたは、変数runoobを見つけることができない場合、それはあきらめとNameErrorトリガーに例外があります：

NameError: name 'runoob' is not defined。

命名空间的生命周期：

命名空间的生命周期取决于对象的作用域，如果对象执行完成，则该命名空间的生命周期就结束。

因此，我们无法从外部命名空间访问内部命名空间的对象。

实例

# var1 是全局名称
var1 = 5
def some_func(): 
  
    # var2 是局部名称
    var2 = 6
    def some_inner_func(): 
  
        # var3 是内嵌的局部名称
        var3 = 7

如下图所示，相同的对象名称可以存在于多个命名空间中。

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作用域

A scope is a textual region of a Python program where a namespace is directly accessible. "Directly accessible" here means that an unqualified reference to a name attempts to find the name in the namespace.

作用域就是一个 Python 程序可以直接访问命名空间的正文区域。

在一个 python 程序中，直接访问一个变量，会从内到外依次访问所有的作用域直到找到，否则会报未定义的错误。

Python 中，程序的变量并不是在哪个位置都可以访问的，访问权限决定于这个变量是在哪里赋值的。

变量的作用域决定了在哪一部分程序可以访问哪个特定的变量名称。Python的作用域一共有4种，分别是：

有四种作用域：

• L（Local）：最内层，包含局部变量，比如一个函数/方法内部。
• E（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，一个函数（或类） A 里面又包含了一个函数 B ，那么对于 B 中的名称来说 A 中的作用域就为 nonlocal。
• G（Global）：当前脚本的最外层，比如当前模块的全局变量。
• B（Built-in）： 包含了内建的变量/关键字等。，最后被搜索

规则顺序： L –> E –> G –>gt; B。

在局部找不到，便会去局部外的局部找（例如闭包），再找不到就会去全局找，再者去内置中找。

g_count = 0  # 全局作用域
def outer():
    o_count = 1  # 闭包函数外的函数中
    def inner():
        i_count = 2  # 局部作用域

 

内置作用域是通过一个名为 builtin 的标准模块来实现的，但是这个变量名自身并没有放入内置作用域内，所以必须导入这个文件才能够使用它。在Python3.0中，可以使用以下的代码来查看到底预定义了哪些变量:

>>> import builtins
>>> dir(builtins)

 

Python 中只有模块（module），类（class）以及函数（def、lambda）才会引入新的作用域，其它的代码块（如 if/elif/else/、try/except、for/while等）是不会引入新的作用域的，也就是说这些语句内定义的变量，外部也可以访问，如下代码：

>>> if True:
...  msg = 'I am from Runoob'
... 
>>> msg
'I am from Runoob'
>>>

 

实例中 msg 变量定义在 if 语句块中，但外部还是可以访问的。

如果将 msg 定义在函数中，则它就是局部变量，外部不能访问：

>>> def test():
...     msg_inner = 'I am from Runoob'
... 
>>> msg_inner
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'msg_inner' is not defined
>>>

 

从报错的信息上看，说明了 msg_inner 未定义，无法使用，因为它是局部变量，只有在函数内可以使用。

全局变量和局部变量

定义在函数内部的变量拥有一个局部作用域，定义在函数外的拥有全局作用域。

局部变量只能在其被声明的函数内部访问，而全局变量可以在整个程序范围内访问。调用函数时，所有在函数内声明的变量名称都将被加入到作用域中。如下实例：

实例(Python 3.0+)

#!/usr/bin/python3

total = 0  # 这是一个全局变量


# 可写函数说明
def sum(arg1, arg2):
    # 返回2个参数的和."
    total = arg1 + arg2  # total在这里是局部变量.
    print("函数内是局部变量 : ", total)
    return total


# 调用sum函数
sum(10, 20)
print("函数外是全局变量 : ", total)

 

以上实例输出结果：

global 和 nonlocal关键字

当内部作用域想修改外部作用域的变量时，就要用到global和nonlocal关键字了。

以下实例修改全局变量 num：

实例(Python 3.0+)

num = 1
def fun1():
    global num  # 需要使用 global 关键字声明
    print(num)
    num = 123
    print(num)
fun1()
print(num)

 

以上实例输出结果：

如果要修改嵌套作用域（enclosing 作用域，外层非全局作用域）中的变量则需要 nonlocal 关键字了，如下实例：

实例(Python 3.0+)

def outer():
    num = 10
    def inner():
        nonlocal num  # nonlocal关键字声明
        num = 100
        print(num)
    inner()
    print(num)

outer()

 

以上实例输出结果：

另外有一种特殊情况，假设下面这段代码被运行：

实例(Python 3.0+)

a = 10
def test():
    a = a + 1
    print(a)
test()

 

以上程序执行，报错信息如下：

错误信息为局部作用域引用错误，因为 test 函数中的 a 使用的是局部，未定义，无法修改。

修改 a 为全局变量，通过函数参数传递，可以正常执行输出结果为：

实例(Python 3.0+)

a = 10
def test(a):
    a = a + 1
    print(a)
test(a)

 

执行输出结果为：

11

scope = locals() # 当前命名空间
print(type(scope),scope)
# print(a)
# print(scope['a'])
# 向scope中添加一个key-value
scope['c'] = 1000 # 向字典中添加key-value就相当于在全局中创建了一个变量（一般不建议这么做）
print(c)
a=1
def fn4():
    a = 10
    scope1 = locals()
    print(scope1)
    # scope = locals() # 在函数内部调用locals()会获取到函数的命名空间
    # scope['b'] = 20 # 可以通过scope来操作函数的命名空间，但是也是不建议这么做

    # globals() 函数可以用来在任意位置获取全局命名空间
    global_scope = globals()
    #   print(global_scope['a'])
    global_scope['a'] = 30
    print(a)
    print(scope)

fn4()
print(a)

 结果：

E:\Py\Scripts\python.exe E:/PyWorkSpace/venv/bbb.py
<class 'dict'> {'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x00E7B4F0>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/PyWorkSpace/venv/bbb.py', '__cached__': None, 'scope': {...}}
1000
{'a': 10}
10
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x00E7B4F0>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/PyWorkSpace/venv/bbb.py', '__cached__': None, 'scope': {...}, 'c': 1000, 'a': 30, 'fn4': <function fn4 at 0x00E3B618>}
30

Process finished with exit code 0