Python命名空間的本質和加載順序

Python的命名空間是Python程序猿必須了解的內容，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、命名空間的生命周期；四、通過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量的軌跡。命名空間是一個 字典（dictionary） ，它的鍵就是變量名，它的值就是那些變量的值。

A namespace is a mapping from names to objects. Most namespaces are currently implemented as Python dictionaries。

 在一個 Python 程序中的任何一個地方，都存在幾個可用的命名空間。

     1、每個函數都有著自已的命名空間，叫做局部命名空間，它記錄了函數的變量，包括函數的參數和局部定義的變量。

     2、每個模塊擁有它自已的命名空間，叫做全局命名空間，它記錄了模塊的變量，包括函數、類、其它導入的模塊、模塊級的變量和常量。

     3、還有就是內置命名空間，任何模塊均可訪問它，它存放著內置的函數和異常。

名稱空間的加載順序

內置命名空間(程序運行前加載)-->全局命名空間(程序運行中：從上到下加載)-->局部命名空間(程序運行中：調用時才加載)

二、名稱空間的取值順序

在局部調用：局部命名空間-->全局命名空間-->內置命名空間

在全局調用：全局命名空間-->內置命名空間

綜上所述，在尋找變量時，從小范圍，一層一層到大范圍去找尋。

三、命名空間查找順序

當一行代碼要使用變量 x 的值時，Python 會到所有可用的名字空間去查找變量，按照如下順序：

     1、局部命名空間：特指當前函數或類的方法。如果函數定義了一個局部變量 x，或一個參數 x，Python 將使用它，然后停止搜索。

     2、全局命名空間：特指當前的模塊。如果模塊定義了一個名為 x 的變量，函數或類，Python 將使用它然后停止搜索。

     3、內置命名空間：對每個模塊都是全局的。作為最后的嘗試，Python 將假設 x 是內置函數或變量。

     4、如果 Python 在這些名字空間找不到 x，它將放棄查找并引發一個 NameError 異常，如，NameError: name 'aa' is not defined。

嵌套函數的情況：

     1、先在當前 (嵌套的或 lambda) 函數的命名空間中搜索

     2、然后是在父函數的命名空間中搜索

     3、接著是模塊命名空間中搜索

     4、最后在內置命名空間中搜索

示例：

info = "Adress : "
def func_father(country):
 def func_son(area):
  city= "Shanghai " #此處的city變量，覆蓋了父函數的city變量
  print(info + country + city + area)
 city = " Beijing "
 #調用內部函數
 func_son("ChaoYang ");
 
func_father("China ")

輸出：Adress : China Shanghai ChaoYang

以上示例中，info在全局命名空間中，country在父函數的命名空間中，city、area在自己函數的命名空間中

四、命名空間的生命周期

不同的命名空間在不同的時刻創建，有不同的生存期。

     1、內置命名空間在 Python 解釋器啟動時創建，會一直保留，不被刪除。

     2、模塊的全局命名空間在模塊定義被讀入時創建，通常模塊命名空間也會一直保存到解釋器退出。

     3、當函數被調用時創建一個局部命名空間，當函數返回結果 或 拋出異常時，被刪除。每一個遞歸調用的函數都擁有自己的命名空間。

Python 的一個特別之處在于其賦值操作總是在最里層的作用域。賦值不會復制數據——只是將命名綁定到對象。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于局部作用域。

示例：

i=1
def func2():
 i=i+1
 
func2();
#錯誤：UnboundLocalError: local variable 'i' referenced before assignment

由于創建命名空間時，python會檢查代碼并填充局部命名空間。在python運行那行代碼之前，就發現了對i的賦值，并把它添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()
#錯誤：UnboundLocalError: local variable 'y' referenced before assignment
#去掉"del y"語句后，運行正常

五、命名空間的訪問

1、局部命名空間可以 locals()  BIF來訪問。

locals 返回一個名字/值對的 dictionary。這個 dictionary 的鍵是字符串形式的變量名字，dictionary 的值是變量的實際值。

示例：

def func1(i, str ):
 x = 12345
 print(locals())
 
func1(1 , "first")

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

2、全局 (模塊級別)命名空間可以通過 globals() BIF來訪問。

示例：

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)

輸出：（我自己給人為的換行、更換了順序，加顏色的語句下面重點說明）

{

'__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': <module 'copy' from 'D:\\Python33\\lib\\copy.py'>,

'__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>,

'gstr': 'global string',

'dictionary': {...},

'func1': <function func1 at 0x01C6C540>,

'deepcopy': <function deepcopy at 0x01DB28A0>

}

總結

　　1、模塊的名字空間不僅僅包含模塊級的變量和常量，還包括所有在模塊中定義的函數和類。除此以外，它還包括了任何被導入到模塊中的東西。

　　2、我們看到，內置命名也同樣被包含在一個模塊中，它被稱作 __builtin__。

　　3、回想一下 from module import 和 import module 之間的不同。

　　　　使用 import module，模塊自身被導入，但是它保持著自已的名字空間，這就是為什么您需要使用模塊名來訪問它的函數或屬性：module.function 的原因。

　　　　但是使用 from module import function，實際上是從另一個模塊中將指定的函數和屬性導入到您自己的名字空間，這就是為什么您可以直接訪問它們卻不需要引用它們所來源的模塊。使用 globals 函數，您會真切地看到這一切的發生，見上面的紅色輸出語句。

3、 locals 與 globals 之間的一個重要的區別

locals 是只讀的，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)

輸出：

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

x= 12345

y= 9876

解釋：

locals 實際上沒有返回局部名字空間，它返回的是一個拷貝。所以對它進行改變對局部名字空間中的變量值并無影響。

globals 返回實際的全局名字空間，而不是一個拷貝。所以對 globals 所返回的 dictionary 的任何的改動都會直接影響到全局變量。

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持億速云。