Python基础－作用域和命名空间（Scope and Namespace）

在Python中，对象是独立的，不同作用域中的不同名字都可以被绑定在同一个对象上，当然对这个对象的修改会影响所有的引用。赋值操作就是名字和对象的绑定或重绑定。这和C++中的引用是一样的。

1，基础概念

1.1 命名空间（namespace）  

A namespace is a mapping from names to objects

命名空间是名字和对象的映射。也就是可以把一个namespace理解为一个字典，实际上很多当前的Python实现namespace就是用的字典。各个命名空间是独立的，没有任何关系的，所以一个命名空间中不能有重名，但不同的命名空间是可以重名而没有任何影响。

那么哪些可以是一个namespace呢，比如Python的built-in names（包括内置函数，内置常量，内置类型）；一个模块的global names（这个模块定义的函数，类，变量）；一个函数的所有local names；还有一个类对象的所有属性（数据成员，成员函数）都组成一个命名空间。

命名空间都是有创建时间和生存期的。对于Python built-in names组成的命名空间，它在Python解释器启动的时候被创建，在解释器退出的时候才被删除；对于一个Python模块的global namespace，它在这个module被import的时候创建，在解释器退出的时候退出；对于一个函数的local namespace，它在函数每次被调用的时候创建，函数返回的时候被删除。

［总结］一个模块的引入，函数的调用，类的定义都会引入命名空间，函数中的再定义函数，类中的成员函数定义会在局部namespace中再次引入局部namespace。

 

1.2 作用域（scope）  

A scope is a textual region of a Python program where a namespace is directly accessible.

作用域是Python程序（文本）的某一段或某些段，在这些地方，某个命名空间中的名字可以被直接引用。这个作用域就是这个命名空间的作用域。

一个Python程序的几个作用域：

1. 最里面的局部作用域
2. 外层函数的局部作用域
3. 模块的全局作用域
4. 包含Python内置对象的最外层作用域

 

关于作用域，参加Python基础－函数这片博客中2小节的例子。

 

1.3 赋值（assignment）  

Assignments do not copy data — they just bind names to objects.

赋值操作不会拷贝，只是把名字和对象做一个绑定。也就是赋值语句是起一个绑定或重绑定的作用（bind or rebind）。函数调用的参数传递是赋值，不是拷贝。

 

2，global和nonlocal语句

global语句用来声明一系列变量，这些变量会引用到当前模块的全局命名空间的变量（module－level namespace），如果该变量没有定义，也会在全局空间中添加这个变量。

global var1, var2

 nonlocal语句（nonlocal是Python3.2引入的）

Python2.7中还没有nonlocal语句。nonlocal语句用来声明一系列的变量，这个声明会从声明处从里到外的namespace去搜寻这个变量（the nearest enclosing scope），直到模块的全局域（不包括全局域），找到了则引用这个命名空间的这个名字和对象，若作赋值操作，则直接改变外层域中的这个名字的绑定。nonlocal语句声明的变量不会在当前scope的namespace字典中加入一个key-value对，如果在外层域中没有找到，则如下报错。

>>>SyntaxError: no binding for nonlocal 'spam' found

 

 一个nonlocal和global的测试例子

def test():
    def do_local():
        spam = "local spam"
    def do_nonlocal():
        nonlocal spam    
 6         spam = "nonlocal spam"
    def do_global():
        global spam
        spam = "global spam"
    spam = "test spam"
    do_local()
    print("after local assignment:", spam)   #输出：test spam
    do_nonlocal()
    print("after nonlocal asssignment:", spam)   #输出：nonlocal spam
    do_global()
    print("after global assignment:", spam)    #输出：nonlocal spam

test()
print("in global scope:", spam)  #输出：global spam

第5行的语句：nonlocal spam 没有在函数do_nonlocal()的域中创建一个变量，而是去引用到了外层的，10行定义的spam。

第8行的global spam，在全局域中创建了一个name，9行将其绑定在字符串常量对象"global spam"上。

 

跟进一步测试nonlocal

def test():
    def do_nonlocal():
        nonlocal spam
        def do_nonlocal2():
            nonlocal spam
            spam = "nonlocal2 spam"  ＃修改了test()中spam的绑定
        do_nonlocal2()
    spam = "test spam"
    do_nonlocal()
    print("after nonlocal2 asssignment:", spam)  ＃输出：nonlocal2 spam
test()

do_nonlocal2()中的spam引用的是其外面的二层，也就是test()函数域中的spam。

 

 

参考：

http://docs.python.org/3.3/tutorial/classes.html#python-scopes-and-namespaces   Python文档

http://docs.python.org/3.2/reference/simple_stmts.html  Python文档－simple statement