python语法之名称空间

名称空间与作用域

什么是名称空间

回忆：我们定义变量时，发生了什么

name = 'leethon'
"""
赋值符号右边，产生了一个数据值'leethon'，我们在内存中划定一个区域，将其存进去
内存空间很大，数据值的位置需要被记录，所以记录在了变量名name中
"""

提问：变量名以及数据值的位置存在什么地方呢？

实际上，变量名及其绑定的数据值的位置也存在内存中，它们被集中放在内存中方便寻找的某一处，这个地方就是名称空间。

名称空间不仅会存储变量名，还会存储函数名等所有名字。

三大名称空间介绍

1. 内置名称空间

   解释器级别的名称空间，存了所有内置函数和关键字的名字如：print、len、def

2. 全局名称空间

   文件级别的名称空间，当运行py文件时，会产生一个全局名称空间，存储文件中定义的变量名、函数名还有类名（之后会讲）。

3. 局部名称空间

   函数级别的名称空间，在调用某个函数时，会产生一个局部名称空间，存储函数中定义的变量名、函数名等。

三个名称空间在内存中是三块空间，其中存储的名字分别是自己的，但是高级别的名称空间的名称的应用范围更广。

名称空间存活周期和作用域

• 存活周期
  1. 内置名称空间：python解释器启动则创建，关闭则销毁。
  2. 全局名称空间：py文件执行则创建，运行结束则销毁。
  3. 局部名称空间：函数体代码运行创建，函数体代码结束则销毁。
• 作用域
  1. 内置名称空间：只要是python程序，其中的名字都可以使用。
  2. 全局名称空间：只要是当前的py文件，其中的名字在定义完就可以使用。
  3. 局部名称空间：当前函数体代码内有效。

名字的查找顺序

有时候，我们可能在函数内定义了某个变量名而在全局也定义了这个变量名，但我们在全局调用某个函数时，它内部的变量名我们并不能考虑的到，所以规则上，函数体内的局部变量名和全局中的全局变量名不应该互相影响。

所以，python规定了名称空间的作用域，而我们在使用变量时，也要搞清楚变量名在哪个名称空间中。

• 局部名称空间内使用名字：

  局部名称空间 ---> 全局名称空间 ---> 内置名称空间

• 全局名称空间内使用名字：

  全局名称空间 ---> 内置名称空间

ps：所以我们在变量名命名时，会规定变量名不能使用系统提供给我们的关键字，因为会优先使用局部和变量的名称而使关键字失去原本的功能。

# 例子1：两个局部变量的名称空间是独立的，互相不影响
def func1():
    name = 'jason'
    print(age)  

def func2():
   	age = 18
   	print(name)

下图是几个名称空间的作用域示意图和查找顺序：

当在局部作用域中使用名字，会按照从低到高的名称空间级别去找。

两个局部名称空间是独立的，不会使用对方空间中的名字，如果没在局部找到则到全局名称空间找，如果全局没找到就会去内置名称空间找。

# 例子2
x = 1
def func1():
    x=2
    def func2():
        # x = 3
        print(x)

        
    func2()
func1()

名字x的查找过程：

func2局部名称空间 ---> func1局部名称空间（找到了）

名字print的查找过程：

func2局部名称空间 ---> func1局部名称空间 ---> 全局名称空间---> 内置名称空间

global与nonlocal

这个关键字能让我们突破上述名称空间的限制，修改变量的值。

1. global声明全局关键字

   x = 100
   def func():
   	global x  # 声明这个x是全局变量的x变量
   	x = 666
   	# 这里的x不是定义一个局部变量的x变量了，就是修改全局变量x的值了
   print(x)  # 100
   func()
   print(x)  # 666  # x的值被修改了
   

2. nonlocal声明外层函数关键字

   x = 100
   def func1():
   	x = 200  # 目标改动值，不在全局，不在func2中，在func2外的func1中
   	def func2():
   		nonlocal x  # 声明这个x为外层函数空间中的变量x而非本函数的新变量x
   		x = 300  # 性质从定义x变为修改外层函数的变量x
   	print(x)  # 200
   	func2()
   	print(x)  # 300  # x在func2的函数体内被改变了
   func1()  # 依次打印200 和 300
   print(x)  # 100  # 全局的x没有受影响
   

练习

判断下列打印的 money的值是多少并说明理由，试着用global和nonlocal改变打印的结果。

# t1
money = 100
def index():
    money = 666	
index()
print(money)
"""
会打印100
index函数体内的money是函数体内新定义的x，它从属于局部名称空间，无法作用于全局的money
如果想在函数内对全局的x进行修改，则要在index内部先声明global x。
"""
   
# t2
money = 100
def func1():
    money = 666
    def func2():
        money = 888
    func2()
	print(money)
func1()
"""
会打印666
大概原理是和t1一样的，外层函数的名称空间无法被内部函数的同名变量修改，
只有在func2中先声明nonlocal x才能修改外层函数空间中的x。
"""