1. 命名空间

命名空间(namespace)一词，时常出现在C/C++程序开发中。

1
2
using namespace std;
using std::endl;

所谓namespace，是指标识符的各种可见范围。C++标准程序库中的所有标识符都被定义于一个名为std的namespace中。我们一般用命名空间来区分同名的不同变量或函数。

在python的学习中，无意间命名空间的概念在一定程度上被弱化。实际上，在python同样存在着命名空间的概念，命名空间(Namespace)是从名称到对象的映射，大部分的命名空间都是通过 Python 字典来实现的。

命名空间提供了在项目中避免名字冲突的一种方法。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。

python中一般有三种命名空间：

  • 内置名称（built-in names）， Python 语言内置的名称，比如函数名 abs、char 和异常名称 BaseException、Exception 等等。
  • 全局名称（global names），模块中定义的名称，记录了模块的变量，包括函数、类、其它导入的模块、模块级的变量和常量。
  • 局部名称（local names），函数中定义的名称，记录了函数的变量，包括函数的参数和局部定义的变量。（类中定义的也是）

python中命名空间查找顺序：局部的命名空间 -> 全局命名空间 -> 内置命名空间。

python的全局名字空间存储在一个叫globals()的dict对象中；局部名字空间存储在一个叫locals()的dict对象中。可以用print (locals())来查看该函数体内的所有变量名和变量值。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
n = 1
def test():
    print("局部作用域下：")
    n = 2
    print(locals())

print("全局作用域下：")
print(globals())
print(locals())
test()
1
2
3
4
5
全局作用域下：
	{...（省略很多信息）, 'n': 1, 'test': <function test at 0x00000182E55E3E18>}
	{...（省略很多信息）, 'n': 1, 'test': <function test at 0x00000182E55E3E18>}
局部作用域下：
	{'n': 2}

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。

2. 作用域

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。

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作用域一共4种，分别是：

  • 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。

查找顺序： L –> E –> G –> B

python引入新的作用域：

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。

1
2
3
4
5
6
7
for i in range(2):
    print(i)
print(i)
#以下为输出结果
# 0
# 1
# 1

而在C/C++中，代码块中的局部变量会随着代码块的运行结束而释放，不能访问。

1
2
3
for(int i=1; i<3; i++)
    cout << i;
cout << i;   // 出错：'i' was not declared in this scope

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。

1
2
3
4
5
6
7
num = 1
def change_num():
    global num	#global声明num变量为全局变量
    num = 100
print(num)		# 1  
change_num()
print(num)		# 100
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
num = 1
def change_num():
    num = 100
    def inner():
        nonlocal num
        num = 10	# 仅改变了enclosing作用域，外层非全局作用域
    print(num)	# 100
    inner()
    print(num)	# 10
change_num()
print(num) # 1