解读Python编程中的命名空间与作用域

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变量是拥有匹配对象的名字(标识符)。命名空间是一个包含了变量名称们(键)和它们各自相应的对象们(值)的字典。

一个Python表达式可以访问局部命名空间和全局命名空间里的变量。如果一个局部变量和一个全局变量重名,则局部变量会覆盖全局变量。

每个函数都有自己的命名空间。类的方法的作用域规则和通常函数的一样。

Python会智能地猜测一个变量是局部的还是全局的,它假设任何在函数内赋值的变量都是局部的。

因此,如果要给全局变量在一个函数里赋值,必须使用global语句。

global VarName的表达式会告诉Python, VarName是一个全局变量,这样Python就不会在局部命名空间里寻找这个变量了。

命名空间的定义

Python命名空间是名称到对象的映射,这就像是字典,键名是变量名,值是变量的值。比如:

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


可以看到变量x,3以字典的形式存放在globals空间内。以之对应的名字空间还有:locals()。

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


实际上,你可以通过向名字添加键名和值:

>>> globals()['y'] = 5>>> y5


上图左侧是内置命名空间,右侧是不同的模块,有各自的全局命名空间,全局命名空间内定义函数就会有局部命名空间。

命名空间的种类

Python中有三种命名空间:

a) 局部,函数内的命名空间就是局部的;

b) 全局,模块内的命名空间就是全局的;

c) 内置,包括异常类型、内建函数和特殊方法,可以代码中任意地方调用;

下面讨论关于名字空间的搜索顺序,先来看张图:



命名空间的可见性(作用域)

a) 内置命名空间在代码所有位置都是可见的,所以可以随时被调用;

b) 全局命名空间和局部命名空间中, 如果有同名变量,在全局命名空间处,局部命名空间内的同名变量是不可见的;

c) 在局部命名空间处,全局命名空间的同名变量是不可见的(只有变量不同名的情况下,可使用 global关键字让其可见)。

知道了可见性,下面说变量的查找顺序就要清楚多了。

命名空间的查找顺序

a) 如果在函数内调用一个变量,先在函数内(局部命名空间)查找,如果找到则停止查找。否则在函数外部(全局命名空间)查找,如果还是没找到,则查找内置命名空间。如果以上三个命名都未找到,则抛出NameError 的异常错误。

b) 如果在函数外调用一个变量,则在函数外查找(全局命名空间,局部命名空间此时不可见),如果找到则停止查找,否则到内置命名空间中查找。如果两者都找不到,则抛出异常。只有当局部命名空间内,使用global 关键字声明了一个变量时,查找顺序则是 a) 的查找顺序。

为了帮助理解,来举个例子,我们在全局命名空间里定义一个变量money。我们再在函数内给变量money赋值,然后Python会假定money是一个局部变量。然而,我们并没有在访问前声明一个局部变量money,结果就是会出现一个UnboundLocalError的错误。取消global语句的注释就能解决这个问题。

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


dir()函数

dir()函数一个排好序的字符串列表,内容是一个模块里定义过的名字。

返回的列表容纳了在一个模块里定义的所有模块,变量和函数。如下一个简单的实例:

#!/usr/bin/python# -*- coding: UTF-8 -*- # 导入内置math模块import math content = dir(math) print content;


以上实例输出结果:

['__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']


在这里,特殊字符串变量__name__指向模块的名字,__file__指向该模块的导入文件名。

globals()和locals()函数

根据调用地方的不同,globals()和locals()函数可被用来返回全局和局部命名空间里的名字。

如果在函数内部调用locals(),返回的是所有能在该函数里访问的命名。

如果在函数内部调用globals(),返回的是所有在该函数里能访问的全局名字。

两个函数的返回类型都是字典。所以名字们能用keys()函数摘取。

reload()函数

当一个模块被导入到一个脚本,模块顶层部分的代码只会被执行一次。

因此,如果你想重新执行模块里顶层部分的代码,可以用reload()函数。该函数会重新导入之前导入过的模块。语法如下:

reload(module_name)


在这里,module_name要直接放模块的名字,而不是一个字符串形式。比如想重载hello模块,如下:

reload(hello)

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