前言：

這里再回顧一下函數(shù)的local空間，首先我們往global空間添加一個鍵值對相當于定義一個全局變量，那么如果往函數(shù)的local空間里面添加一個鍵值對，是不是也等價于創(chuàng)建了一個局部變量呢？

def f1():
    locals()["name "] = "夏色祭"
    try:
        print(name)
    except Exception as e:
        print(e)
f1()  # name 'name' is not defined

對于全局變量來講，變量的創(chuàng)建是通過向字典添加鍵值對的方式實現(xiàn)的。因為全局變量會一直在變，需要使用字典來動態(tài)維護。

但對于函數(shù)來講，內(nèi)部的變量是通過靜態(tài)方式存儲和訪問的，因為局部作用域中存在哪些變量在編譯的時候就已經(jīng)確定了，我們通過PyCodeObject的co_varnames即可獲取內(nèi)部都有哪些變量。

所以，雖然我們說查找是按照LGB的方式查找，但是訪問函數(shù)內(nèi)部的變量其實是靜態(tài)訪問的，不過完全可以按照LGB的方式理解。

因此名字空間是Python的靈魂，它規(guī)定了Python變量的作用域，使得Python對變量的查找變得非常清晰。

LEGB規(guī)則

而從Python2.2開始，由于引入了嵌套函數(shù)，所以最好的方式應該是內(nèi)層函數(shù)找不到某個變量時先去外層函數(shù)找，而不是直接就跑到global空間里面找。

那么此時的規(guī)則就是LEGB：

a = 1
def foo():
    a = 2

    def bar():
        print(a)
    return bar
f = foo()
f()
"""
2
"""

調(diào)用f，實際上調(diào)用的是函數(shù)bar，最終輸出的結(jié)果是2。如果按照LGB的規(guī)則來查找的話，由于函數(shù)bar的作用域沒有a、那么應該到全局里面找，打印的結(jié)果是1才對。

但是我們之前說了，作用域僅僅是由文本決定的，函數(shù)bar位于函數(shù)foo之內(nèi)，所以函數(shù)bar定義的作用域內(nèi)嵌于函數(shù)foo的作用域之內(nèi)。換句話說，函數(shù)foo的作用域是函數(shù)bar的作用域的直接外圍作用域。

所以應該先從foo的作用域里面找，如果沒有那么再去全局里面找。而作用域和名字空間是對應的，所以最終打印了2。

另外在執(zhí)行f = foo()的時候，會執(zhí)行函數(shù)foo中的def bar():語句，這個時候解釋器會將a=2與函數(shù)bar捆綁在一起，然后返回，這個捆綁起來的整體就叫做閉包。

所以：閉包 = 內(nèi)層函數(shù) + 引用的外層作用域

這里顯示的規(guī)則就是LEGB，其中E表示enclosing，代表直接外圍作用域。

global表達式

有一個很奇怪的問題，最開始學習Python的時候，筆者也為此困惑了一段時間，下面來看一下。

a = 1
def foo():
    print(a)
foo()
"""
1
"""

首先這段代碼打印1，這顯然是沒有問題的，不過下面問題來了。

a = 1
def foo():
    print(a)
    a = 2
foo()
"""
UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment
"""

僅僅是在print語句后面新建了一個變量a，結(jié)果就報錯了，提示局部變量a在賦值之前就被引用了，這是怎么一回事，相信肯定有人為此困惑。

而想弄明白這個錯誤的原因，需要深刻理解兩點：

• 一個賦值語句所定義的變量，在這個賦值語句所在的整個作用域內(nèi)都是可見的；
• 函數(shù)中的變量是靜態(tài)存儲、靜態(tài)訪問的, 內(nèi)部有哪些變量在編譯的時候就已經(jīng)確定；

在編譯的時候，因為a = 2這條語句，所以知道函數(shù)中存在一個局部變量a，那么查找的時候就會在當前作用域中查找。但是還沒來得及賦值，就print(a)了，所以報錯：局部變量a在賦值之前就被引用了。但如果沒有a = 2這條語句則不會報錯，因為知道局部作用域中不存在a這個變量，所以會找全局變量a，從而打印1

更有趣的東西隱藏在字節(jié)碼當中，我們可以通過反匯編來查看一下：

import dis
a = 1
def g():
    print(a)
dis.dis(g)
"""
  7           0 LOAD_GLOBAL              0 (print)
              2 LOAD_GLOBAL              1 (a)
              4 CALL_FUNCTION            1
              6 POP_TOP
              8 LOAD_CONST               0 (None)
             10 RETURN_VALUE
"""

def f():
    print(a)
    a = 2
dis.dis(f)
"""
 12           0 LOAD_GLOBAL              0 (print)
              2 LOAD_FAST                0 (a)
              4 CALL_FUNCTION            1
              6 POP_TOP

 13           8 LOAD_CONST               1 (2)
             10 STORE_FAST               0 (a)
             12 LOAD_CONST               0 (None)
             14 RETURN_VALUE
"""

中間的序號代表字節(jié)碼的偏移量，我們先看第二條，g的字節(jié)碼是LOAD_GLOBAL，意思是在global名字空間中查找；而f的字節(jié)碼是LOAD_FAST，表示在local名字空間中查找。因此結(jié)果說明Python采用了靜態(tài)作用域策略，在編譯的時候就已經(jīng)知道了名字藏身于何處。

而且上面的例子也表明，一旦函數(shù)內(nèi)有了對某個名字的賦值操作，這個名字就會在作用域內(nèi)可見，就會出現(xiàn)在local名字空間中。換句話說，會遮蔽外層作用域中相同的名字。

當然Python也為我們精心準備了global關鍵字，讓我們在函數(shù)內(nèi)部修改全局變量。比如函數(shù)內(nèi)部出現(xiàn)了global a，就表示我后面的a是全局的，直接到global名字空間里面去找，不要在local空間里面找了。

a = 1
def bar():
    def foo():
        global a
        a = 2
    return foo

bar()()
print(a)  # 2
# 當然，也可以通過globals函數(shù)拿到名字空間
# 然后直接修改里面的鍵值對

但如果外層函數(shù)里面也出現(xiàn)了變量a，而我們想修改的也是外層函數(shù)的a、不是全局的a，這時該怎么辦呢？Python同樣為我們準備了關鍵字: nonlocal，但是使用nonlocal的時候，必須是在內(nèi)層函數(shù)里面。

a = 1
def bar():
    a = 2
    def foo():
        nonlocal a
        a = "xxx"
    return foo

bar()()
print(a)  # 1
# 外界依舊是1，但是bar里面的a已經(jīng)被修改了

屬性引用與名字引用

屬性引用實質(zhì)上也是一種名字引用，其本質(zhì)都是到名字空間中去查找一個名字所引用的對象。這個就比較簡單了，比如a.xxx，就是到a里面去找屬性xxx，這個規(guī)則是不受LEGB作用域限制的，就是到a里面查找，有就是有、沒有就是沒有。

但是有一點需要注意，我們說查找會按照LEGB規(guī)則，但這必須限制在自身所在的模塊內(nèi)，如果是多個模塊就不行了。舉個栗子：

# a.py
print(name)
# b.py
name = "夏色祭"
import a

關于模塊的導入我們后續(xù)會詳細說，總之目前在b.py里面執(zhí)行的import a，你可以簡單認為就是把a.py里面的內(nèi)容拿過來執(zhí)行一遍即可，所以這里相當于print(name)。

但是執(zhí)行b.py的時候會提示變量name沒有被定義，可把a導進來的話，就相當于print(name)，而我們上面也定義name這個變量了呀。

顯然，即使我們把a導入了進來，但是a.py里面的內(nèi)容依舊是處于一個模塊里面。而我們也說了，名稱引用雖然是LEGB規(guī)則，但是無論如何都無法越過自身所在的模塊。print(name)在a.py里面，而變量name被定義在b.py里面，所以不可能跨過模塊a的作用域去訪問模塊b里面的name，因此在執(zhí)行 import a 的時候會拋出 NameError。

所以我們發(fā)現(xiàn)，雖然每個模塊內(nèi)部的作用域規(guī)則有點復雜，因為要遵循LEGB；但模塊與模塊之間的作用域還是劃分的很清晰的，就是相互獨立。

關于模塊，我們后續(xù)會詳細說?？傊ㄟ^ . 的方式，本質(zhì)上都是去指定的名字空間中查找對應的屬性。

屬性空間

我們知道，自定義的類里面如果沒有__slots__，那么這個類的實例對象都會有一個屬性字典。

class Girl:
    def __init__(self):
        self.name = "古明地覺"
        self.age = 16
g = Girl()
print(g.__dict__)  # {'name': '古明地覺', 'age': 16}

# 對于查找屬性而言, 也是去屬性字典中查找
print(g.name, g.__dict__["name"])  # 古明地覺 古明地覺

# 同理設置屬性, 也是更改對應的屬性字典
g.__dict__["gender"] = "female"
print(g.gender)  # female

當然模塊也有屬性字典，本質(zhì)上和類的實例對象是一致的。

import builtins
print(builtins.str)  # <class 'str'>
print(builtins.__dict__["str"])  # <class 'str'>
# 另外，有一個內(nèi)置的變量 __builtins__，和導入的 builtins 等價
print(__builtins__ is builtins)  # True

另外這個__builtins__位于 global名字空間里面，然后獲取global名字空間的globals又是一個內(nèi)置函數(shù)，于是一個神奇的事情就出現(xiàn)了。

print(globals()["__builtins__"].globals()["__builtins__"].
      globals()["__builtins__"].globals()["__builtins__"].
      globals()["__builtins__"].globals()["__builtins__"]
      )  # <module 'builtins' (built-in)>
print(globals()["__builtins__"].globals()["__builtins__"].
      globals()["__builtins__"].globals()["__builtins__"].
      globals()["__builtins__"].globals()["__builtins__"].list("abc")
      )  # ['a', 'b', 'c']

所以global名字空間和builtin名字空間，都保存了指向彼此的指針，不管套娃多少次，都是可以的。

小結(jié)

在 Python 中，一個名字(變量)的可見范圍由作用域決定，而作用域由語法靜態(tài)劃分，劃分規(guī)則提煉如下：

• .py文件(模塊)最外層為全局作用域；
• 遇到函數(shù)定義，函數(shù)體形成子作用域；
• 遇到類定義，類定義體形成子作用域；
• 名字僅在其作用域以內(nèi)可見；
• 全局作用域?qū)ζ渌凶饔糜蚩梢姡?/li>
• 函數(shù)作用域?qū)ζ渲苯幼幼饔糜蚩梢?，并且可以傳遞(閉包)；

與作用域相對應， Python在運行時借助PyDictObject對象保存作用域中的名字，構(gòu)成動態(tài)的名字空間 。

這樣的名字空間總共有 4 個：

• 局部名字空間(local)：不同的函數(shù)，局部名字空間不同，可以通過調(diào)用 locals 獲?。?/li>
• 全局名字空間(global)：全局唯一，可以通過調(diào)用 globals 獲取；
• 閉包名字空間(enclosing)；
• 內(nèi)置名字空間(builtin)：可以通過調(diào)用 builtins__.__dict 獲取；

查找名字時會按照LEGB規(guī)則查找，但是注意：無法跨越文件本身，也就是按照自身文件的LEGB。如果屬性查找都找到builtin空間了，那么證明這已經(jīng)是最后的倔強。如果builtin空間再找不到，那么就只能報錯了，不可能跑到其它文件中找。

到此這篇關于Python學習之名字,作用域,名字空間(下)的文章就介紹到這了,更多相關Python名字空間內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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