Python命名空間實例解析

Python的命名空間是Python程式猿必須了解的內容，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、命名空間的查找順序；三、命名空間的生命週期；四、透過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、每個函數都有一個自已的命名空間，稱為局部命名空間，它記錄了函數的變量，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，稱為全域命名空間，它記錄了模組的變量，包括函數、類別、其它導入的模組、模組級的變數和常數。

    3、還有就是內建命名空間，任何模組都可以存取它，它存放著內建的函數和異常。

二、命名空間查找順序

當一行程式碼要使用變數x 的值時，Python 會到所有可用的名字空間去找出變量，依照以下順序：

    1、局部命名空間：特指當前函數或類別的方法。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：特別指目前的模組。如果模組定義了一個名為 x 的變量，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，它將放棄查找並引發一個 NameError 異常，如，NameError: name 'aa' is not defined。

巢狀函數的情況：

    1、先在目前(巢狀的或lambda) 函數的命名空間中搜尋

    2、然後在接父是模組命名空間中搜尋

    4、最後在內建命名空間中搜尋

範例：

info = "Adress : "
 def func_father(country):
     def func_son(area):
         city= "Shanghai " #此处的city变量，覆盖了父函数的city变量
         print(info + country + city + area)
     city = " Beijing "
     #调用内部函数
     func_son("ChaoYang ");
    
 func_father("China ")

   

在全局在命名空間中，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創建，有不同的生存期。

    1、內建命名空間在 Python 解譯器啟動時創建，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創建，通常模組命名空間也會一直儲存到解釋器退出。

    3、當函數被呼叫時創造一個局部命名空間，當函數回傳結果 或 拋出異常時，被刪除。每一個遞歸呼叫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作用域。賦值不會複製資料－只是將命名綁定到物件。刪除也是如此："del y" 只是從局部作用域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作用域。

範例：

i=1

def func2():

   i=i+1

func2()

由於建立命名空間時，python會檢查程式碼並填滿局部命名空間。在python執行那行程式碼之前，就發現了對i的賦值，並把它加到局部命名空間中。當函數執行時，python解釋器認為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()

　　print(y)

func3()

　　print(y)

func3()

〜 錯誤）

#去掉"del y"語句後，運作正常

四、命名空間的存取

1、局部命名空間可以locals()  BIF來存取。

locals 傳回一個名字/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。

範例：

def func1(i, str ):

   x = 12345

   print(locals())

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

2、全局 (模块级别)命名空间可以通过 globals() BIF来访问。

示例：

'''Created on 2013-5-26'''
   
import copy
from 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)

输出：（我自己给人为的换行、更换了顺序，加颜色的语句下面重点说明）

{

'__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':

}

总结

　　1、模块的名字空间不仅仅包含模块级的变量和常量，还包括所有在模块中定义的函数和类。除此以外，它还包括了任何被导入到模块中的东西。

　　2、我们看到，内置命名也同样被包含在一个模块中，它被称作 __builtin__。

　　3、回想一下 from module import 和 import module 之间的不同。

　　　　使用 import module，模块自身被导入，但是它保持着自已的名字空间，这就是为什么您需要使用模块名来访问它的函数或属性：module.function 的原因。

　　　　但是使用 from module import function，实际上是从另一个模块中将指定的函数和属性导入到您自己的名字空间，这就是为什么您可以直接访问它们却不需要引用它们所来源的模块。使用 globals 函数，您会真切地看到这一切的发生，见上面的红色输出语句。

3、 locals 与 globals 之间的一个重要的区别

locals 是只读的，globals 不是

示例：

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

   

输出：

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

x= 12345

y= 9876

解释：

　　locals 实际上没有返回局部名字空间，它返回的是一个拷贝。所以对它进行改变对局部名字空间中的变量值并无影响。

　　globals 返回实际的全局名字空间，而不是一个拷贝。所以对 globals 所返回的 dictionary 的任何的改动都会直接影响到全局变量。