Python Namespace and Scope

標籤：代碼   object   outer   sse   glob   ram   特性   with   min   

我感覺很多英文名詞翻譯過來可能會引起誤解，因為大家的背景各異，看過的書也不一樣，對名詞的理解也有差異，為了表述不會引起歧義，對於一些名詞，文中全都用英文。

name（也叫 identifier）只是 objects 的 Name。這個解釋跟沒有解釋一樣。但是在python中， 所有的東西都是一個 object。name 僅僅是對記憶體中 object 的引用。

比如，一個簡單的賦值操作 a = 2，這裡的 2 是儲存在記憶體中的一個object，a 則是對 2 的引用。我們可以用 python內建的函數 id() 去得到記憶體中對象的地址： 比如下面的代碼：

>>> a = 2>>> id(a)23159120>>> id(2)23159120>>> 

從上面的代碼我們可以看出，object 2 在記憶體中的地址是 23159120，a 指向的 object 記憶體位址也是 23159120， 它們代表的是同一個object。下面在看幾個例子：

>>> a = 2>>> id(a)23159120>>> a += 1>>> id(a)23159096>>> id(3)23159096>>> id(2)23159120>>> b = 2>>> id(b)23159120

 

這裡發生了什嗎？用一張圖說話吧！

1  a = 2, 在記憶體中建立一個 object，a 指向這個 object。當執行  a += 1，記憶體中產生一個新的 object 3，然後 a 指向 object 3 。所以 a 和 3 的記憶體位址是一樣的。

2 b = 2，記憶體中已經存在 object 2了，直接將它的引用賦值給 b。

python 為什麼這麼做呢？效率！記憶體中已經存在2 這個object了，在建立一個是浪費記憶體，直接把2的引用給b就行了，沒必要重新建立一個。因此python中的 name 可以引用任何類型的object。這個會給有過 C java scala 編程經驗的人很大困惑。其實python中的name僅僅是對記憶體中object 引用，object 的類型是object，name 是不存在類型的。那麼 name 指向的類型是如何確定的呢？ python運行時確定，這個就是python的強大之處，體現了它動態特性。

>>> a = 5>>> a = ‘Hello World!‘>>> a = [1,2,3]

上面的幾個例子在c/c++肯定是錯的，但是在python中這麼寫完全沒問題。因為python中一切皆是object，因此function也是object，所以name也可以指向function。

>>> def printHell():...     print ‘Hello‘... >>> a = printHell()Hello

 

那麼什麼是 namespace 呢？

已經講過name是什麼了，下面來談談 namespace。

簡單的說， namespace 就是 name 集合。

在python中，你可以將 namespace 想象成  name 到 object 的映射。

不同的 namespace 可以同時存在，但是它們必須完全隔離開來，否則會造成衝突。

當我們啟動python 解譯器的時候會建立一個namespace，這個namespace含有python所有的內建 name，只要程式不退出，這個namespace就一直存在。因此我們在程式的任何地方都可以調用 id()和print()。每個module也建立它自己的global namespace。

這些不同的namespace是互相隔離的，因此，同樣的 name 可以存在不同的module中而不會引起衝突。

module 中有各種各樣 function 和 class。當調用一個 function 時，python會建立一個 local namespace， 這個function定義的所有 name 都在這個 local namespace中。同樣的， class 和 function也是一樣。

 

python 變數 scope

程式中雖然存在各種各樣的 namespace，但是我們的程式也許並不可能去訪問每一個 namspace。這個就是 scope 的概念。

scope就是不需要任何首碼名就可以訪問namespace中的name 的代碼塊。這句確實不好翻譯，原文為：Scope is the portion of the program from where a namespace can be accessed directly without any prefix. 一共有三種scope：

1 當前function的scope，其中含有 local name

2 模組scope，有 global name

3 最外層的scope，有 內建的 name

 

當一個name出現在function中，python先在 local namespace中搜尋它，然後是 global namespace，最後在 內建的 namespace，如果還找不到就報錯。

 

def outer_function():    b = 20    def inner_func():        c = 30a = 10

上面的代碼，a 在 global namespace 中，變數 b 在 function outer_function 的 local namespace 中， c 在 inner_function() 的local namespace 中。在 function  inner_function 中，c 是 local namespace，b 是  nonlocal ， a 是 global，我們可以給c賦值，但是對於 b 和 c 則是唯讀。

在 inner_function 中如果我們試圖給 b 賦予一個新的值，那麼python會在 local namespace 中建立一個name  b，這個b和 out_function中的b是不同的。a 同理。請看下面這個例子：

>>> def out_function():...     a = 20...     def inner_function():...             a = 30...             print ‘a = %s‘ % a...     inner_function()...     print ‘a = %s‘ % a... >>> out_function()a = 30a= 20>>> a = 10>>> out_function()a = 30a = 20>>> print ‘a = %s‘ % aa = 10

上面這個例子中的 a ，都是在各自不同 namespace 中。

 

如果我們將 a 聲明為 global，則所有的賦值和引用操作都將指向 global a。

>>> def outer_function():...     global a...     a = 20...     def inner_function():...         global a...         a = 30...         print ‘a = %s‘ % a...     inner_function()...     print ‘a = %s‘ % a... >>> a = 10>>> outer_function()a = 30a = 30>>> print(‘a =‘,a)a = 30

因為在local namespace 中將a聲明為 global，所以它會去global namespace中去尋找而不是自己重新建立，如果找不到就會報錯。

 

 

本文翻譯於：https://www.programiz.com/python-programming/namespace

 

Python Namespace and Scope