【2020Python修炼记17】Python语法入门—名称空间和作用域
【目录】
一、名称空间
1. 内置名称空间
2. 全局名称空间
3. 局部名称空间
二、作用域
1. 全局作用域与局部作用域
2. 作用域与名字查找的优先级
一、名称空间
名称空间（namespacs） ：存放名字的地方，是对栈区的划分。
有了名称空间之后，就可以在栈区中存放相同的名字，详细的名称空间分为三种：内置名称空间，全局名称空间，局部名称空间
L —— Local(function)；函数内的名字空间
E —— Enclosing function locals；外部嵌套函数的名字空间(例如closure)
G —— Global(module)；函数定义所在模块（文件）的名字空间
B —— Builtin(Python)；Python内置模块的名字空间
# builtin B —— Builtin(Python)；Python内置模块的名字空间
# global G —— Global(module)；函数定义所在模块（文件）的名字空间
def f1():
# enclosing E —— Enclosing function locals；外部嵌套函数的名字空间(例如closure)
def f2():
# enclosing E —— Enclosing function locals；外部嵌套函数的名字空间(例如closure)
def f3():
# local L —— Local(function)；函数内的名字空间
pass
1、内置名称空间
# 存放的名字：存放的是python解释器内置的名字
# 存活周期：python解释器启动则产生，python解释器关闭则销毁
# 在Python解释器内： ''' >>> print <built-in function print> >>> input <built-in function input> '''
2、全局名称空间
# 存放的名字：只要不是函数内定义、也不是内置的，剩下的都是全局名称空间的名字
# 存活周期：python文件执行则产生，python文件运行完毕后销毁
即 伴随python文件的开始执行/执行完毕而产生/回收，是第二个被加载的名称空间，文件执行过程中产生的名字都会存放于该名称空间中，如下名字：
import sys #模块名sys x=1 #变量名x if x == 1: y=2 #变量名y def foo(x): #函数名foo y=1 def bar(): pass Class Bar: #类名Bar pass
if c==0: x=2 #if 为顶级代码，且不是函数，x为全局命名空间的名字 print(x)
3、局部名称空间
# 存放的名字：在调用函数时，运行函数体代码过程中产生的函数内的名字；
即 函数的形参、函数内定义的名字都会被存放于局部名称空间中
# 存活周期：在调用函数时存活，函数调用完毕后则销毁
def func(a,b): pass func(10,1) func(11,12) func(13,14) func(15,16)
def foo(x): y=3 #调用函数时，才会执行函数代码，名字x和y都存放于该函数的局部名称空间中
4、名称空间加载顺序
名称空间的加载顺序是：内置名称空间->全局名称空间->局部名称空间
5、名称空间销毁顺序
名称空间销毁顺序与名称空间的加载顺序相反，即 局部名称空间>全局名空间>内置名称空间
6、名字的查找优先级
名称空间只有优先级之分，本身并无嵌套关系，画嵌套关系图只是为了理解。
名称空间的嵌套关系决定了名字的查找顺序，而名称空间的嵌套关系是以函数定义阶段为准的。
函数的嵌套关系和名字查找顺序是在函数定义阶段就已经确定好了。
查找一个名字（按照定义阶段的语法顺序去找），必须从三个名称空间之一找到，
由 当前所在的位置 向上一层一层查找——
内置名称空间
全局名称空间
局部名称空间
（1）如果当前在局部名称空间：
查找顺序为：局部名称空间->全局名称空间->内置名称空间->最后都没有找到就会抛出异常
# input=333 #全局作用域的名字input def func(): input=444 # 局部名字input print(input) #在局部找input func() 输出结果： 444
input=333 #全局作用域的名字input
def func():
# input=444 #局部没有名字input，则找 全局作用域的名字input
print(input)
func()
输出结果： 333
（2）如果当前在全局名称空间
查找顺序为：全局名称空间->内置名称空间->最后都没有找到就会抛出异常
input=333 #全局变量
def func(): input=444 #在函数调用时产生局部作用域的名字input
func()
print(input) # 该语句不属于函数体，属于全局命名空间；函数调用时，对该语句没有影响，所以直接执行打印功能，从全局命名空间开始找，即输出全局变量 input=333 输出结果： 333
# input=333
def func(): input=444 func()
print(input) # 该语句不属于函数体，属于全局命名空间；函数调用时，对该语句没有影响，所以直接执行打印功能，从全局命名空间开始找，
全局空间没有值，则在内置命名空间找，即 <built-in function input> 输出结果： <built-in function input>
栗子1号：
def func(): print(x) x=111 # 全局变量 func()
栗子2号：名称空间的"嵌套"关系是以函数定义阶段为准，与调用位置无关
x=1 def func(): print(x) def foo(): x=222 func() foo()
栗子3号：函数嵌套定义——（函数嵌套，为了保证可读性，最多三层嵌套）
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
先运行一个函数：
def f2(): input = 333 print(input) input = 222 # 是全局变量，函数f2调用时先在函数内的局部空间找值，有局部变量input = 333，故打印该值。 f2() 输出结果： 333
将上述函数作为子函数，函数的嵌套定义：
input=111 def f1(): def f2(): input=333 print(input) input=222 f2() f1() # f1嵌套子函数f2，子函数f2即为f1的函数体，所以函数调用执行过程同上 输出结果： 333
input=111 def f1(): def f2(): # input=333 #将局部变量注释，则f2执行时，在函数的局部空间内找不到值，会在其上一层的函数空间找，存在全局变量 input=222，执行f2，输出结果 222 print(input) input=222 f2() f1() 输出结果： 222
input=111 def f1(): def f2(): # input=333 print(input) # input=222 #若将f2的局部空间和最接近的全局空间的变量都去除，则函数f2执行时，会继续往下一个全局空间找值，存在input=111，则输出结果 111 f2() f1() 输出结果： 111
栗子4号：先定义，后使用
x=111 def func(): print(x) x=222 func() # UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment # 即 变量x在使用前并未定义
修改一下：
x=111 def func(): x = 222 print(x) func() 输出结果： 222
二、作用域
作用域，即 作用范围。
1. 全局作用域与局部作用域
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
1、全局存活（除非被删除，否则在整个文件执行过程中存活）
2、全局有效: 被所有函数共享（在任意位置都可以使用）
x=111 #全局变量，全局有效 def foo(): print(x,id(x)) def bar(): print(x,id(x)) foo() bar() print(x,id(x)) 输出结果： 111 140730714743904 111 140730714743904 111 140730714743904
局部作用域: 位于局部名称空间中的名字属于局部范围
1、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
2、局部有效: 只能在函数内使用
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
2. 作用域与名字查找的优先级
（可先参照第一部分内容中的——6、名字查找的优先级）
先确定哪里有‘调用’操作，以此为起点，先不进行函数调用执行，而是以此为分水岭，开始名字查找——
确定当前位置，从当前位置开始查找，若无，则继续向上一层一层地往上查找。
总结如下：
（1）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
（2）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
（3）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()
（4）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 （栗子4号）
（5）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（栗子2号）
（6）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）（栗子5号）
（7）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（栗子3号）
栗子1号：
x=111 def func(): x=222 func() print(x) # 处于全局空间，所以先从全局空间找，存在x=111，输出结果 111
栗子2号：如果在局部想要修改全局的名字对应的值（不可变类型），需要用global，将该变量声明为全局变量
x=111 def func(): global x # 声明x这个名字是全局的名字，不要再造新的名字了 x=222 func() print(x) 输出结果： 222
栗子3号：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
l=[111,222] def func(): l.append(333) #l为可变类型，只是增减容器内的值，则没有必要声明为global func() print(l) 输出结果： [111, 222, 333]
如果要将可变类型改为不可变类型，则要声明global
l=[111,222]
def func():
global l
l=123 #l为可变类型，要修改它的值，则一定要声明为global，才可修改
func()
print(l)
输出结果：
[111, 222, 333]
栗子4号：函数嵌套定义
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
栗子5号：nonlocal(了解): 修改函数外层函数包含的名字对应的值（不可变类型）
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）
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。
x=0 def f1(): x=11 def f2(): x=22 f2() print('f1内的x：',x) f1() #执行函数f1，先在函数体内的局部空间找值，存在x=11，则输出；内置函数f2里的x=22，只对f2有用。 输出结果： f1内的x： 11
x=0 def f1(): x=11 def f2(): nonlocal x #声明 内置函数f2里的x=22，不是内置函数f2里的局部变量，则归属于外层函数f2，x=22会覆盖掉x=11，作为最后的结果输出。 x=22 f2() #调用f2(),修改f1作用域中名字x的值 print('f1内的x：',x) #在f1作用域查看x f1() 输出结果： f1内的x： 22
参考：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/108924801
https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/7532497.html
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