Python 之作用域和名字空间

作用域与名字空间 

 

Python有一个核心概念是名字空间（namespace），namespace是一个name到object 的映射关系，Python有很多namespace，因此，在代码中如果碰到一个标志符（name），需要有一个规则来决定去哪个namespace查找——这就是LEGB。

LEGB决定了name的查找顺序：locals -> enclosing function -> globals -> __builtins__

• locals 是函数内的名字空间，包括局部变量和形参；
• enclosing 外部嵌套函数的名字空间（闭包中常见）；
• globals 全局变量，函数定义所在模块的名字空间；
• builtins 内置模块的名字空间；

所以，在 Python 中检索一个变量的时候，优先到 locals 里面来检索，检索不到的情况下会检索 enclosing ，enclosing 没有则到 globals 全局变量里面检索，最后是到 builtins 里面来检索。

当然，因为 builtins 的特殊性，我们可以直接在 builtins 里面添加变量，这样就可以在任意模块中访问变量，不过这种方法太过于变态，不推荐这么做。

LGB规则（闭包是一种特殊的作用域，暂不考虑）与name space加载的顺序相反，Python解释器初始化的时候会先加载built-in namespace，它由__builtins__模块的名字构成，随后加载global namespace。 如果在执行期间调用了一个函数，那么将创建局部名字空间。

Python中一切都是object，包括function、module、class、package，这些objects都有在内存中真真正正的存在。每个object都有自己的namespace，每个object的namespace是独立的，可以通过object.name的方式访问object的namespace中的name，因此，不同的namespace中可以使用相同的name，而不会引发混淆。namespace是动态创建的，每一个namespace的生存时间也不一样。例如，一个module的namespace是它被import的时候创建的。而function被调用时，创建其local namespace，调用结束或抛出exception的时候， 该local namespace将被删除。

 

locals( )和globals( )分别返回dictionary结构的global namespace和local namespace，例如：

a = 3

def proc():
    a = 3
    print(locals())
    print(globals())
    
proc()

可以看见，局部作用域和全局作用域都有变量a，但它们不是同一个对象。

 

注意：还有一个特殊的module，一进入python解释器，就建立了一个module，这个module的namespace就是global namespace，一个全局唯一的namespace。这个module的一个内部的attribute，__name__等于__main__。如果模块是被导入的，__name__的值为模块的名字；如果模块是被直接执行的，__name__的值为’__main__’。

scope（作用域）：用unqualified reference name（即与object.name相比，没有object的前缀）就可以直接找到name所指的对象。 LGB规则用scope的概念来解释就是：在任何代码执行的时候，都至少有3个scope，从内到外一次查找一个unqualified reference name。

 

 

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函数体内的局部变量和全局变量如果重名，全局变量不可见（被局部变量覆盖）。

x = 50

def func(x):
    print('x=', x)  #50
    x = 2           
    print('x=', x)  #2

func(x)

print('x=', x)      #50

 

一个更复杂的例子：

j, k = 1, 2
 
def proc1():
    j, k = 3, 4
    print "j==%d and k=%d" %(j,k)
    k = 5

def proc2():
    j = 6
    proc1()
    print "j==%d and k=%d" %(j,k)

k = 7
proc1()
print "j==%d and k=%d" %(j,k)

j = 8
proc2()
print "j==%d and k=%d" %(j,k)

 

 

 

 

当在函数中需要修改全局变量时，如果没有global关键字则会出错：

x = 50

def run():
    print x
    x = 2  

run()

报错为：UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment

 

加上global关键字以后则OK

x = 50

def run():
    global x
    x = 2  

run()
print x     #2