Python基礎(chǔ)教程之名稱空間以及作用域

更新時間：2022年01月10日 11:52:42 作者：DgLink

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,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Python基礎(chǔ)教程之名稱空間以及作用域的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

前言

所謂“基礎(chǔ)不狠，人站不穩(wěn)”，對于任何一種編程語言來說基礎(chǔ)往往都是重中之重，以Python為例，其中的兩大分水嶺就是函數(shù)編程和面向?qū)ο螅裉焖柟痰闹R點后續(xù)會多次使用，那就是名稱空間和作用域

名稱空間

什么是名稱空間

在Python中名稱空間是用存儲對象和名字綁定關(guān)系的地方，那么問題來了，什么是對象，什么是名字，什么是綁定關(guān)系？

1）在目前，我們對于對象的認知可以暫時只停留在人云亦云的“Python中一切都是對象”基礎(chǔ)上，函數(shù)是對象、類是對象、變量，模塊、所有一切都是對象，有這樣的認知就可以了，后續(xù)有機會將繼續(xù)補充；

2）名字，很簡單，每一次我們對模塊、變量、函數(shù)、類的定義都需要取名字，而這些名字都會放在名稱空間之中；

3）Python對于名字和數(shù)據(jù)之間給出了綁定關(guān)系，舉個例子，當我們在定義a = 6時，Python就自動將變量a這個名字與6這個對象給出了綁定關(guān)系，我們可以使用del語句將綁定關(guān)系解除。

明白了名稱空間是用于存儲對象和名字綁定關(guān)系的地方，那么接下來就可以細致了解一下名稱空間可以分為哪幾類了：

1）內(nèi)置名稱空間 —— 用于存放各種內(nèi)置函數(shù)(built-in functions)、內(nèi)置模塊(built-in modules)，例如abs()就是內(nèi)置函數(shù)，內(nèi)置名稱空間可以在Python任何一處使用；

2）全局名稱空間 —— 全局名稱空間中的名字可以在同一個模塊中任意處使用；

3）局部名稱空間 —— 局部名稱空間中的名字僅僅只能夠在函數(shù)內(nèi)部使用。

名稱空間的意義

名稱空間最大的作用就是防止名字重復造成的引用不當，我們可以在全局名稱空間中定義一個a = 6同時也可以在局部名稱空間中定義一個a = 7，這兩者之間是不會產(chǎn)生任何沖突的，這就是名稱空間最大的作用，防止名字重復造成的引用不當。

名稱空間的查找順序

知道了名稱空間的意義，那么肯定會有讀者意識到，我在全局定義一個a = 6，在局部定義一個a = 7，那么接下來調(diào)用a這個名字的時候，Python究竟會從哪個空間開始尋找a所對應的對象呢？

我只能說，這位讀者你很上道，我們將以實例解答這個問題；

a = 6              # 在全局名稱空間中定義一個a
b = 8            # 在全局名稱空間中定義一個b，為了測驗調(diào)用函數(shù)時能否找到全局中的b
def test():
    a = 7        # 在局部名稱空間中定義一個a
    return a,b
print(test())
print(a)

(7,8)
6

從以上我們的測驗中，調(diào)用函數(shù)test時輸出的a將會是7，而當直接使用print(a)時輸出的a將會是6。

所以我們可以大膽的下結(jié)論：

1）當調(diào)用函數(shù)的時候，函數(shù)尋找名字的順序?qū)?局部名稱空間—>全局名稱空間—>內(nèi)置名稱空間；

2）當沒有調(diào)用函數(shù)，直接使用名字的時候查找順序就是全局名稱空間 —>內(nèi)置名稱空間；

3）只要在某個名稱空間（局部也好、全局也罷）中找到了對應的名字，就停止尋找；

4）在不同名稱空間中定義相同名字是可行的，后續(xù)定義的并不會將原先覆蓋掉。

局部名稱空間詳解

在局部名稱空間中有一個非常神奇的事情，因為函數(shù)是可以相互嵌套的，在一個函數(shù)中嵌套另外一個函數(shù)是很正常的現(xiàn)象：

def test_1():           # 定義一個函數(shù)
    def test_2():       # 在test_1中定義一個嵌套函數(shù)
        print('球球好心人給個贊吧')
# 這是最簡單的函數(shù)嵌套，
# 但也是最不規(guī)范的函數(shù)嵌套，
# 因為如果不改進的話，則無法使用嵌套的test_2函數(shù)

以上就是最簡單形式的函數(shù)嵌套，那么問題接踵而至，上文中說過局部命中空間是在函數(shù)中產(chǎn)生的，那么如果我在一個函數(shù)中定義一個嵌套函數(shù)，是不是意味著我在局部名稱空間中創(chuàng)建了一個局部名稱空間？

對頭！

但是在術(shù)語上我們會稱test_2為最內(nèi)部名稱空間，而test_1則是被我們稱為附屬函數(shù)名稱空間；

我們可以如此反復俄羅斯套娃：

def test_1():           # 定義一個函數(shù)
    def test_2():       # 在test_1中定義一個嵌套函數(shù)
        def test_3():   # 在內(nèi)嵌函數(shù)test_2中再定義一個嵌套函數(shù)
            # 省略一萬層....
            print('球球好心人給個贊吧')
        print('球球好心人給個贊吧')

嵌套函數(shù)中的查找順序

在前文中已經(jīng)介紹過了關(guān)于嵌套函數(shù)所產(chǎn)生的附屬函數(shù)名稱空間、內(nèi)部名稱空間，那么如果在附屬函數(shù)名稱空間和內(nèi)部名稱空間都定義一個相同名字，那么查找順序是如何呢？

b = 10                    # 在全局定義一個b
def test_1():           # 定義一個函數(shù)
    def test_2():       # 在test_1中定義一個嵌套函數(shù)
        a = 6           # 在內(nèi)部名稱空間中定義一個a
        return a,b
    a = 7                # 在附屬名稱空間中定義一個a
    b = 8               # 在附屬名稱空間中定義一個b
???????print(test_1())            # 調(diào)用函數(shù)

如果真的如上文中這樣寫的話，那么將不會輸出任何結(jié)果哦，因為我們只調(diào)用了test_1,而作為嵌套的內(nèi)部函數(shù)test_2沒有被使用到，想要使用嵌套函數(shù)的話，就只能通過將嵌套函數(shù)作為返回值，返回出去

所以將代碼修改一下

b = 10                    # 在全局定義一個b
def test_1():           # 定義一個函數(shù)
    def test_2():       # 在test_1中定義一個嵌套函數(shù)
        a = 6           # 在內(nèi)部名稱空間中定義一個a
        return a,b
    a = 7                # 在附屬名稱空間中定義一個a
    b = 8               # 在附屬名稱空間中定義一個b
    return test_2
print(test_1()())        # 調(diào)用函數(shù)

10
(6,8)

按照修改后，我們所得到的結(jié)果將會是6,當我們調(diào)用嵌套函數(shù)的時候，嵌套函數(shù)會從自身的局部空間中開始尋找是否有該名稱

就像調(diào)用嵌套函數(shù)test_2一般，它從自己的局部名稱空間開始尋找，找到了a = 6后就停止尋找

所以我們又可以下結(jié)論了：

1）當調(diào)用嵌套函數(shù)的時候，它的查找順序是內(nèi)部名稱空間—>附屬函數(shù)名稱空間—>全局名稱空間—>內(nèi)置名稱空間；

2）找到對應的名字后就會停止尋找。

關(guān)于嵌套函數(shù)的使用

b = 10                    
def test_1():           
    def test_2():       
        a = 6           
        return a,b
    a = 7                
    b = 8               
    return test_2
print(test_1()())                # 仔細看一下調(diào)用函數(shù)的過程

為什么調(diào)用函數(shù)過程中需要寫兩個括號test_1()()，而不是直接test_1()呢？

我們仔細看一下test_1函數(shù)的返回值，test_1的返回值是一個函數(shù)對象test_2,所以我們?nèi)绻{(diào)用函數(shù)的話只寫一個括號將會得到一個函數(shù)對象，也就是test_2

來實例示范一下；

b = 10                    
def test_1():           
    def test_2():       
        a = 6           
        return a,b
    a = 7                
    b = 8               
    return test_2
print(test_1(), type(test_1()))        # 打印輸出一下結(jié)果

<function test_1..test_2 at 0x000001A8E9981F30> <class ‘function’>
以上就是打印輸出的結(jié)果，代表了函數(shù)對象

可能有讀者想要唱反調(diào)了，我就是想直接寫一個test_1()就能夠直接得到想要的結(jié)果該怎么辦呢？

我只能說，這位看官你很有成為天才的潛力，因為懶才是人類進步的基石，這個需求可以實現(xiàn)，但是我們要這樣改代碼：

b = 10                    
def test_1():           
    def test_2():       
        a = 6           
        return a,b
    a = 7                
    b = 8               
    return test_2()
print(test_1())                # 調(diào)用函數(shù)

(6,8)

我們的確得到了想要的結(jié)果，仔細想一下為什么呢？

還是因為返回值，函數(shù)test_1的返回值是test_2()，也就是說返回的結(jié)果是函數(shù)test_2運行后的結(jié)果,又開始俄羅斯套娃了，我拿到的返回值是另外一個函數(shù)的返回值！？

我只能說沒錯，是這樣的。

但是用這個方法需要注意一點，那就是內(nèi)嵌函數(shù)必須是無參數(shù)的！

b = 10                    
def test_1():           
    def test_2(c):           # 隨便定義一個參數(shù)
        a = 6           
        return a,b
    a = 7                
    b = 8               
    return test_2()
print(test_1())                # 調(diào)用函數(shù)

TypeError: test_1..test_2() missing 1 required positional argument: ‘c’
這將會報錯，給出的錯誤是函數(shù)test_2()缺失一個名為’c’的位置參數(shù)
所以想要使用這種方法還是需要注意下的，
但是換另外一種思路，如果內(nèi)嵌函數(shù)需要參數(shù)，那么我返回的時候先把參數(shù)定義不行么？
這種方法的確是可行的，
但是如果這樣的話那不如直接使用默認參數(shù)，在定義的時候直接將參數(shù)c定義好

以上就是關(guān)于俄羅斯套娃的名稱空間的講解，接下來我們要介紹一下作用域了，如果能夠?qū)⒚Q空間中的知識點李姐，那么作用域也不過爾爾。

作用域

什么是作用域

作用域是根據(jù)名稱空間所產(chǎn)生的，意思就是名字的作用范圍；

在上文之中我們其實已經(jīng)或多或少涉及到了作用域了。

b = 10                            # 這個全局變量的作用域就是該模塊中的全部范圍        
def test_1():           
    def test_2():       
        a = 6           
        return a,b                # 正因為全局變量的作用于是全部范圍，才能夠返回b
    a = 7                
    b = 8               
    return test_2
print(test_1()())

或多或少讀者對于這個作用域已經(jīng)有些許了解，

我直接將結(jié)論擺出：

內(nèi)置名稱空間 —— 其作用域是Python中的所有模塊，能夠在所有的模塊中使用；
全局名稱空間 —— 其作用域是該模塊的所有范圍，能夠在模塊內(nèi)隨意使用；
局部名稱空間 —— 其作用域僅僅在于該函數(shù)內(nèi)部，只能夠在函數(shù)內(nèi)部使用。

可能正是因為作用域的不同，所以查找順序也會不同，作用域越大的名稱空間反而查找的優(yōu)先級越低，

正如上文中的，即使全局和局部中都有a這個名字，調(diào)用函數(shù)的時候也會先從局部開始。

global語句

不同的名稱空間可以定義相同的名字，這樣不會有任何沖突，可這也意味著，當我們在局部名稱空間的時候是無法修改全局中的名字綁定關(guān)系，于是Python提供了一個方法去解決這個問題：

a = 10               # 定義一個全局語句

def test():
    global a        # 使用global語句，聲明我是用的名字a全局名稱空間中的那個a
    a = 5
    return a

print(a)            # 先打印輸出一下沒有調(diào)用函數(shù)前的a是什么
print(test())        # 輸出一下函數(shù)中的結(jié)果
print(a)            # 看一下全局中的a是否發(fā)生了改變

10
5
5

所以我們可以知道，使用global語句后，我們使用的名字都將會是全局名稱空間的

nonlocal語句

既然在局部可以修改全局名稱空間中的名字綁定關(guān)系，那么在內(nèi)部名稱空間是否可以修改附屬函數(shù)名稱空間中的綁定關(guān)系呢？

答案顯然是可以的，但是需要使用到nonlocal語句。

def test_1():
    def test_2():				# 在test_1里定義一個嵌套函數(shù)test_2
        a = 15

        def test_3():			# 俄羅斯套娃一波
            nonlocal a			# 使用nonlocal，聲明接下來使用的a是附屬名稱空間的a，所以究竟是test_2中的還是test_1中的？
            a = 5
            print('調(diào)用test_3對a這個名字的綁定關(guān)系進行更改')

        test_3()
        print(f'輸出附屬函數(shù)名稱空間中的a:{a}')

    a = 10
    test_2()
    print(f'輸出最外部函數(shù)的a值：{a}')


test_1()

調(diào)用test_3對a這個名字的綁定關(guān)系進行更改
輸出附屬函數(shù)名稱空間中的a:5
輸出最外部函數(shù)的a值：10

由此我們可以知道，在調(diào)用nonlocal聲明使用的a是函數(shù)test_2中的，而不是test_1中的

因此我們可以得出的結(jié)論是：

1）在使用nonlocal語句的過程中，僅僅只會向上尋找到對應名字修改一次

題目題目

還是老規(guī)矩，寫一個題目對上述內(nèi)容進行測試

def discount(price,rate):
    final_price = price * rate
    old_price = 6
    print('old_price的值',old_price)
    return final_price

old_price = float(input('請輸入價格'))
rate = float(input('請輸入折扣率'))
print(discount(old_price,rate))
print('old_price的值',old_price)

在上述代碼中，假設(shè)我輸入的old_price是100，rate是0.6
那么請問兩個問題

print(discount(old_price,rate))中會輸出的值是多少？
print('old_price的值',old_price)輸出的值是多少？

小結(jié)

命名空間是一個名字（變量）和對象的映射表。
作用域是指命名空間的作用范圍，或者說管轄區(qū)域。
變量的查找遵循 LEGB 原則，先從基層（最內(nèi)層函數(shù)找），然后到市委（外層函數(shù)）…，再到省委（模塊命名空間），最后到中央（builtin 命名空間）。
各個命名空間相互獨立，創(chuàng)建時間和生命周期各不相同。
global 用于在函數(shù)內(nèi)創(chuàng)建和修改全局變量。
nonlocal 用于在內(nèi)層函數(shù)修改外層函數(shù)局部變量。
沒有聲明 global 和 nonlocal，嘗試修改全局變量或外層函數(shù)局部變量，實際上只會在函數(shù)或者內(nèi)層函數(shù)創(chuàng)建一個新的局部變量，同名的全局變量或者外層函數(shù)局部變量不會受影響。

能夠看到這里的都是一條漢子！