Python命名空間執行個體解析

Python的命名空間是Python程式猿必須瞭解的內容，對Python命名空間的學習，將使我們在本質上掌握一些Python中的瑣碎的規則。

接下來我將分四部分揭示Python命名空間的本質：一、命名空間的定義；二、命名空間的尋找順序；三、命名空間的生命週期；四、通過locals()和globals() BIF訪問命名空間

重點是第四部分，我們將在此部分觀察命名空間的內容。

一、命名空間

Python使用叫做命名空間的東西來記錄變數的軌跡。命名空間是一個 字典（dictionary） ，它的鍵就是變數名，它的值就是那些變數的值。

A namespace is a mapping from names to objects. Most namespaces are currently implemented as Python dictionaries。

在一個 Python 程式中的任何一個地方，都存在幾個可用的命名空間。

1、每個函數都有著自已的命名空間，叫做局部命名空間，它記錄了函數的變數，包括函數的參數和局部定義的變數。

2、每個模組擁有它自已的命名空間，叫做全域命名空間，它記錄了模組的變數，包括函數、類、其它匯入的模組、模組層級的變數和常量。

3、還有就是內建命名空間，任何模組均可訪問它，它存放著內建的函數和異常。

二、命名空間尋找順序

當一行代碼要使用變數 x 的值時，Python 會到所有可用的名字空間去尋找變數，按照如下順序：

1、局部命名空間：特指當前函數或類的方法。如果函數定義了一個局部變數 x，或一個參數 x，Python 將使用它，然後停止搜尋。

2、全域命名空間：特指當前的模組。如果模組定義了一個名為 x 的變數，函數或類，Python 將使用它然後停止搜尋。

3、內建命名空間：對每個模組都是全域的。作為最後的嘗試，Python 將假設 x 是內建函數或變數。

4、如果 Python 在這些名字空間找不到 x，它將放棄尋找並引發一個 NameError 異常，如，NameError: name 'aa' is not defined。

嵌套函數的情況：

1、先在當前 (嵌套的或 lambda) 函數的命名空間中搜尋

2、然後是在父函數的命名空間中搜尋

3、接著是模組命名空間中搜尋

4、最後在內建命名空間中搜尋

樣本：

info = "Adress : " def func_father(country):     def func_son(area):         city= "Shanghai " #此處的city變數，覆蓋了父函數的city變數         print(info + country + city + area)     city = " Beijing "     #調用內建函式     func_son("ChaoYang ");     func_father("China ")

輸出：Adress : China Shanghai ChaoYang

以上樣本中，info在全域命名空間中，country在父函數的命名空間中，city、area在自己函數的命名空間中

三、命名空間的生命週期

不同的命名空間在不同的時刻建立，有不同的生存期。

1、內建命名空間在 Python 解譯器啟動時建立，會一直保留，不被刪除。

2、模組的全域命名空間在模組定義被讀入時建立，通常模組命名空間也會一直儲存到解譯器退出。

3、當函數被調用時建立一個局部命名空間，當函數返回結果 或 拋出異常時，被刪除。每一個遞迴調用的函數都擁有自己的命名空間。

　　Python 的一個特別之處在於其賦值操作總是在最裡層的範圍。賦值不會複製資料——只是將具名繫結到對象。刪除也是如此："del y" 只是從局部範圍的命名空間中刪除命名 y 。事實上，所有引入新命名的操作都作用於局部範圍。

樣本：

i=1

def func2():

i=i+1

func2();

#錯誤：UnboundLocalError: local variable 'i' referenced before assignment

由於建立命名空間時，python會檢查代碼並填充局部命名空間。在python運行那行代碼之前，就發現了對i的賦值，並把它添加到局部命名空間中。當函數執行時，python解譯器認為i在局部命名空間中但沒有值，所以會產生錯誤。

def func3():

　　y=123

　　del y

　　print(y)

func3()

#錯誤：UnboundLocalError: local variable 'y' referenced before assignment

#去掉"del y"語句後，運行正常

四、命名空間的訪問

1、局部命名空間可以 locals() BIF來訪問。

locals 返回一個名字/值對的 dictionary。這個 dictionary 的鍵是字串形式的變數名字，dictionary 的值是變數的實際值。

樣本：

def func1(i, str ):

x = 12345

print(locals())

func1(1 , "first")

輸出：{'str': 'first', 'x': 12345, 'i': 1}

2、全域 (模組層級別)命名空間可以通過 globals() BIF來訪問。

樣本：

'''Created on 2013-5-26'''   import copyfrom copy import deepcopy   gstr = "global string"   def func1(i, info):    x = 12345    print(locals())   func1(1 , "first")   if __name__ == "__main__":    print("the current scope's global variables:")    dictionary=globals()    print(dictionary)

輸出：（我自己給人為的換行、更換了順序，加顏色的語句下面重點說明）

{

'__name__': '__main__',

'__doc__': 'Created on 2013-5-26',

'__package__': None,

'__cached__': None,

'__file__': 'E:\\WorkspaceP\\Test1\\src\\base\\test1.py',

'__loader__': <_frozen_importlib.SourceFileLoader object at 0x01C702D0>,

'copy': ,

'__builtins__': ,

'gstr': 'global string',

'dictionary': {...},

'func1': ,

'deepcopy':

}

總結

　　1、模組的名字空間不僅僅包含模組層級的變數和常量，還包括所有在模組中定義的函數和類。除此以外，它還包括了任何被匯入到模組中的東西。

　　2、我們看到，內建命名也同樣被包含在一個模組中，它被稱作 __builtin__。

　　3、回想一下 from module import 和 import module 之間的不同。

　　　　使用 import module，模組自身被匯入，但是它保持著自已的名字空間，這就是為什麼您需要使用模組名來訪問它的函數或屬性：module.function 的原因。

　　　　但是使用 from module import function，實際上是從另一個模組中將指定的函數和屬性匯入到您自己的名字空間，這就是為什麼您可以直接存取它們卻不需要引用它們所來源的模組。使用 globals 函數，您會真切地看到這一切的發生，見上面的紅色輸出語句。

3、 locals 與 globals 之間的一個重要的區別

locals 是唯讀，globals 不是

樣本：

def func1(i, info):    x = 12345    print(locals())    locals()["x"]= 6789    print("x=",x)   y=54321func1(1 , "first")globals()["y"]= 9876print( "y=",y)

輸出：

{'i': 1, 'x': 12345, 'info': 'first'}

x= 12345

y= 9876

解釋：

　　locals 實際上沒有返回局部名字空間，它返回的是一個拷貝。所以對它進行改變對局部名字空間中的變數值並無影響。

　　globals 返回實際的全域名字空間，而不是一個拷貝。所以對 globals 所返回的 dictionary 的任何的改動都會直接影響到全域變數。

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