Python入门（三十）命名空间和作用域

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Python入门（三十）命名空间和作用域

2024-07-07 17:29| 来源: 网络整理| 查看: 265

函数（包括方法）是Python代码的主要组织形式，那你有没有发现，在函数中实际是可以引用函数外的变量的，但是在函数外面不能引用函数里的变量。

a = 10 def foo(): b = a ** 2 #函数内部可以引用外部的变量 print(f"{a=}, {b=}") foo() #a=10, b=100 print(b) #NameError: name 'b' is not defined 但是外部不能使用函数内的变量

这种限制我们称呼变量的作用域限制。

每个变量只有一定范围内有效，这个范围我们称之为作用域。

上面的例子中，变量a是全局变量，它的作用域是全局的，程序中的任意地方都可以访问它，但是在函数内部定义的变量b，它是局部变量，它的作用域是函数内部，只在函数内部可以访问它。

所谓作用域就是指变量名/对象名在多大范围内是可见的/有效的，一个变量名既不能作用域太大，这样会引发广泛的命名冲突，也不能太小，这样很难实现变量的共享，所以一般都有多层次的作用域。一个层次的作用域，在Python里称为命名空间。

命名空间

Python的命名空间有三个层次（作用域）：

内置名称（built-in names）， Python 语言内置的名称，比如函数名 abs、char 和异常名称 BaseException、Exception 等等，他们可以在任何地方进行直接的访问，不需要import。全局名称（global names），模块中定义的名称，记录了模块的变量，包括函数、类、其它导入的模块、模块级的变量和常量，如果要扩模块访问，需要import导入，遵循模块使用的规则。局部名称（local names），函数中定义的名称，记录了函数的变量，包括函数的参数和局部定义的变量。（类中定义的也是）

在使用变量的过程中，命名空间的查找顺序是：

局部的命名空间 -> 全局命名空间 -> 内置命名空间。

也就是说，如果我们发现一个变量，首先看它是不是一个局部变量（在函数内部有被赋值），如果不是局部变量，看是否是一个全局变量（在函数外是否有被赋值），如果不是全局变量，可能是Python内置的变量，如果也不是内置变量，那这个变量就是未定义的。

反向来看，如果出现了重名，全局变量的名字将覆盖Python的内置变量，局部变量将覆盖全局变量。

比如下面的例子：

a = 10 def foo(): a = 20 print(f"在函数foo()内 {a=}") foo() print(f"在函数foo()执行后 {a=}")

首先定义了全局变量a，在函数里给a进行了赋值，在调用函数后，打印a的值，仍然是在全局变量时赋的值，全局变量的值并没有变化。

在函数外的

a = 10

实际是定义了一个为10的变量a

同样，在函数里

a = 20

是定义了一个为20 的变量a，这里的a是局部变量，而前面那个a是全局变量，当我们在函数里访问a时，访问的是定义的局部变量a。

那有没可能我在定义局部变量之前先访问全局变量呢？

def foo(): print(f"在函数foo()内，刚开始访问", a) a = 20 print(f"在函数foo()内 {a=}") foo() print(f"在函数foo()执行后 {a=}") #UnboundLocalError: cannot access local variable 'a' where it is not associated with a value

实际上是不行，解释器分析发现这两个地方有冲突，直接给出了UnboundLocalError的异常。

作用域

作用域就是一个 Python 程序可以直接访问命名空间的变量、函数区域。

命名空间是从变量的角度来看的，就是这个变量在那个空间能被看到，作用域是从程序访问的角度来看的，就是在这个层级函数或方法可以访问到哪些变量。

作用域分层四个域：

L（Local）：最内层，包含局部变量，比如一个函数/方法内部。E（Enclosing）：闭包，这个后面会学习。G（Global）：当前程序的最外层，比如当前模块的全局变量。B（Built-in）：包含了内建的变量/关键字等，最后被搜索。

作用域的搜索层级是L –> E –> G –> B。

在局部找不到，便会去局部外的局部找（例如闭包），再找不到就会去全局找，再者去内置中找。

g_count = 0 # 全局作用域 def foo(): l_count = 1 # 局部作用局

内置作用域是通过一个名为 builtin 的标准模块来实现的，但是这个变量名自身并没有放入内置作用域内，所以必须导入这个文件才能够使用它。在Python3.0中，可以使用以下的代码来查看到底预定义了哪些变量:

import builtins print(dir(builtins))

几乎所有的内置函数、内置异常都在这里面。

Python 中只有模块（module），类（class）以及函数（def、lambda）才会引入新的作用域，其它的代码块（如 if/elif/else/、try/except、for/while等）是不会引入新的作用域的，也就是说这些语句内定义的变量，外部也可以访问，如下代码：

if True: msg = '作用域变量' print(msg) #作用域变量

这与C++、Java语言等有很大的不同。

全局变量和局部变量

定义在函数内部的变量拥有一个局部作用域，定义在函数外的拥有全局作用域。

局部变量只能在其被声明的函数内部访问，而全局变量可以在整个程序范围内访问。调用函数时，所有在函数内声明的变量名称都将被加入到作用域中。如下实例：

total = 0 # 这是一个全局变量 # 可写函数说明 def sum( arg1, arg2 ): #返回2个参数的和." total = arg1 + arg2 # total在这里是局部变量. print ("函数内是局部变量 : ", total) return total #调用sum函数 sum( 10, 20 ) print ("函数外是全局变量 : ", total) #函数内是局部变量 : 30 #函数外是全局变量 : 0 global 关键字

当内部作用域想修改外部作用域的变量时，就要用到 global 关键字了。

global声明变量是全局变量，例如：

num = 1 def fun1(): global num # 需要使用 global 关键字声明 print(num) num = 123 print(num) fun1() print(num) ’’’ 1 123 123 ‘’‘

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