解讀Python編程中的命名空間與作用域

這篇文章主要介紹了Python編程中的命名空間與作用域,是Python入門學習中的重要知識,需要的朋友可以參考下
變量是擁有匹配對象的名字(標識符)。命名空間是一個包含了變量名稱們(鍵)和它們各自相應的對象們(值)的字典。
一個Python表達式可以訪問局部命名空間和全局命名空間裏的變量。如果一個局部變量和一個全局變量重名,則局部變量會覆蓋全局變量。
每個函數都有自己的命名空間。類的方法的作用域規則和通常函數的一樣。
Python會智能地猜測一個變量是局部的還是全局的,它假設任何在函數內賦值的變量都是局部的。
因此,如果要給全局變量在一個函數裏賦值,必須使用global語句。
global VarName的表達式會告訴Python, VarName是一個全局變量,這樣Python就不會在局部命名空間裏尋找這個變量了。

命名空間的定義
Python命名空間是名稱到對象的映射,這就像是字典,鍵名是變量名,值是變量的值。比如:

>>> x = 3
>>> globals()
{'__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__name__': '__main__', '__doc__': None, 'x': 3, '__package__': None}

可以看到變量x,3以字典的形式存放在globals空間內。以之對應的名字空間還有:locals()。

>>> locals()
{'__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__name__': '__main__', '__doc__': None, 'x': 3, '__package__': None}

實際上,你可以通過向名字添加鍵名和值:

>>> globals()['y'] = 5
>>> y
5

上圖左側是內置命名空間,右側是不同的模塊,有各自的全局命名空間,全局命名空間內定義函數就會有局部命名空間。

命名空間的種類
Python中有三種命名空間:

a) 局部,函數內的命名空間就是局部的;
b) 全局,模塊內的命名空間就是全局的;

c) 內置,包括異常類型、內建函數和特殊方法,可以代碼中任意地方調用;

下面討論關於名字空間的搜索順序,先來看張圖:
在這裏插入圖片描述
命名空間的可見性(作用域)
a) 內置命名空間在代碼所有位置都是可見的,所以可以隨時被調用;

b) 全局命名空間和局部命名空間中, 如果有同名變量,在全局命名空間處,局部命名空間內的同名變量是不可見的;

c) 在局部命名空間處,全局命名空間的同名變量是不可見的(只有變量不同名的情況下,可使用 global關鍵字讓其可見)。

知道了可見性,下面說變量的查找順序就要清楚多了。

命名空間的查找順序
a) 如果在函數內調用一個變量,先在函數內(局部命名空間)查找,如果找到則停止查找。否則在函數外部(全局命名空間)查找,如果還是沒找到,則查找內置命名空間。如果以上三個命名都未找到,則拋出NameError 的異常錯誤。
b) 如果在函數外調用一個變量,則在函數外查找(全局命名空間,局部命名空間此時不可見),如果找到則停止查找,否則到內置命名空間中查找。如果兩者都找不到,則拋出異常。只有當局部命名空間內,使用global 關鍵字聲明瞭一個變量時,查找順序則是 a) 的查找順序。

爲了幫助理解,來舉個例子,我們在全局命名空間裏定義一個變量money。我們再在函數內給變量money賦值,然後Python會假定money是一個局部變量。然而,我們並沒有在訪問前聲明一個局部變量money,結果就是會出現一個UnboundLocalError的錯誤。取消global語句的註釋就能解決這個問題。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
  
Money = 2000
def AddMoney():
  # 想改正代碼就取消以下注釋:
  # global Money
  Money = Money + 1
  
print Money
AddMoney()
print Money

dir()函數
dir()函數一個排好序的字符串列表,內容是一個模塊裏定義過的名字。
返回的列表容納了在一個模塊裏定義的所有模塊,變量和函數。如下一個簡單的實例:

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
  
# 導入內置math模塊
import math
  
content = dir(math)
  
print content;

以上實例輸出結果:

['__doc__', '__file__', '__name__', 'acos', 'asin', 'atan', 
'atan2', 'ceil', 'cos', 'cosh', 'degrees', 'e', 'exp', 
'fabs', 'floor', 'fmod', 'frexp', 'hypot', 'ldexp', 'log',
'log10', 'modf', 'pi', 'pow', 'radians', 'sin', 'sinh', 
'sqrt', 'tan', 'tanh']

在這裏,特殊字符串變量__name__指向模塊的名字,__file__指向該模塊的導入文件名。

globals()和locals()函數

根據調用地方的不同,globals()和locals()函數可被用來返回全局和局部命名空間裏的名字。
如果在函數內部調用locals(),返回的是所有能在該函數裏訪問的命名。
如果在函數內部調用globals(),返回的是所有在該函數裏能訪問的全局名字。
兩個函數的返回類型都是字典。所以名字們能用keys()函數摘取。
reload()函數
當一個模塊被導入到一個腳本,模塊頂層部分的代碼只會被執行一次。
因此,如果你想重新執行模塊裏頂層部分的代碼,可以用reload()函數。該函數會重新導入之前導入過的模塊。語法如下:reload(module_name)
在這裏,module_name要直接放模塊的名字,而不是一個字符串形式。比如想重載hello模塊,如下:
reload(hello)
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