Python进阶_关于命名空间与作用域(详解)
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写在前面 如非特别说明，下文均基于Python3 命名空间与作用于跟名字的绑定相关性很大，可以结合另一篇介绍Python名字、对象及其绑定的文章。 1. 命名空间 1.1 什么是命名空间 Namespace命名空间，也称名字空间，是从名字到对象的映射。Python中，大部分的命名空间都是由字典来实现的，但是本文的不会涉及命名空间的实现。命名空间的一大作用是避免名字冲突： def fun1(): i = 1 def fun2(): i = 2 同一个模块中的两个函数中，两个同名名字i之间绝没有任何关系，因为它们分属于不同明明空间。 1.2 命名空间的种类 常见的命名空间有： built-in名字集合，包括像abs()这样的函数，以及内置的异常名字等。通常，使用内置这个词表示这个命名空间-内置命名空间 模块全局名字集合，直接定义在模块中的名字，如类，函数，导入的其他模块等。通常，使用全局命名空间表示。 函数调用过程中的名字集合，函数中的参数，函数体定义的名字等，在函数调用时被“激活”，构成了一个命名空间。通常，使用局部命名空间表示。 一个对象的属性集合，也构成了一个命名空间。但通常使用objname.attrname的间接方式访问属性，而不是直接访问，故不将其列入命名空间讨论。 类定义的命名空间，通常解释器进入类定义时，即执行到class ClassName:语句，会新建一个命名空间。(见官方对类定义的说明) 1.3 命名空间的生命周期 不同类型的命名空间有不同的生命周期： 内置命名空间，在Python解释器启动时创建，解释器退出时销毁； 全局命名空间，模块的全局命名空间在模块定义被解释器读入时创建，解释器退出时销毁； 局部命名空间，这里要区分函数以及类定义。函数的局部命名空间，在函数调用时创建，函数返回或者由未捕获的异常时销毁；类定义的命名空间，在解释器读到类定义创建，类定义结束后销毁。(关于类定义的命名空间，在类定义结束后销毁，但其实类对象就是这个命名空间内容的包装，见官方对类定义的说明) 2. 作用域 2.1 什么是作用域 作用域是Python的一块文本区域，这个区域中，命名空间可以被“直接访问”。这里的直接访问指的是试图在命名空间中找到名字的绝对引用(非限定引用)。这里有必要解释下直接引用和间接引用： 直接引用；直接使用名字访问的方式，如name，这种方式尝试在名字空间中搜索名字name。 间接引用；使用形如objname.attrname的方式，即属性引用，这种方式不会在命名空间中搜索名字attrname，而是搜索名字objname，再访问其属性。 2.2 与命名空间的关系 现在，命名空间持有了名字。作用域是Python的一块文本区域，即一块代码区域，需要代码区域引用名字(访问变量)，那么必然作用域与命名空间之间就有了联系。 顾名思义，名字作用域就是名字可以影响到的代码文本区域，命名空间的作用域就是这个命名空间可以影响到的代码文本区域。那么也存在这样一个代码文本区域，多个命名空间可以影响到它。 那么，可以这样认为： 静态的作用域，是一个或多个命名空间按照一定规则叠加影响代码区域；运行时动态的作用域，是按照特定层次组合起来的命名空间。 在一定程度上，可以认为动态的作用域就是命名空间。在后面的表述中，我会把动态的作用域与其对应命名空间等同起来。 2.3 名字搜索规则 在程序中引用了一个名字，Python是怎样搜索到这个名字呢？ 在程序运行时，至少存在三个命名空间可以被直接访问的作用域： Local Enclosing Global Built-in 程序运行时，LGB三个作用域是一定存在的，E作用域不一定存在；若程序是这样的： i = 1 print(i) 局部作用域在哪里呢？我们认为(Python Scopes And Namespaces)： Usually,the local scope references the local names of the (textually) current function. Outside functions,the local scope references the same namespace as the global scope: the module's namespace. Class definitions place yet another namespace in the local scope. 一般地，局部作用域引用函数中定义的名字。函数之外，局部作用域和全局作用域引用同一个命名空间：模块的明星空间。然而类型的局部作用域引用了类定义新的命名空间。 Python按照以上L-E-G-B的顺序依次在四个作用域搜索名字。没有搜索到时，Python抛出NameError异常。 2.4 何时引入作用域我们知道： 我们知道： 在Python中一个名字只有在定义之后，才能引用。 print(i) 直接引用未定义的名字i，按照搜索规则，在LGB三个作用域均没有搜索到名字i(LB相同命名空间)。抛出NameError异常： Traceback (most recent call last): File "scope_test.py",line 15,in <module> print(i) NameError: name 'i' is not defined 那对于这段代码呢？ def try_to_define_name(): '''函数中定义了名字i，并绑定了一个整数对象1''' i = 1 try_to_define_name() print(i) #引用名字i之前，调用了函数 在引用名字i之前，明明调用了函数，定义了名字i，可是还是找不到这个名字： Traceback (most recent call last): File "scope_test.py",line 20,in <module> print(i) #引用名字i之前，调用了函数 NameError: name 'i' is not defined 虽然定义了名字i，但是定义在了函数的局部作用域对应的局部命名空间中，按照LEGB搜索规则，在全局作用域中自然访问不到局部作用域；再者，函数调用结束后，这个命名空间被销毁了。 引用名字总是与作用域相关的，因此： 在Python中一个名字只有在定义之后，才能在合适的作用域引用。 那么，在定义名字时，就要注意名字定义的作用域了，以免定义后需要访问时却找不到。所以，了解Python在何时会引入新的作用域很有必要。一般来说，B,G两个作用域的引入在不能够通过代码操作的，能够通过语句引入的作用域只有E,L了。Python中引入新作用域的语句很有限，总的来说只有两类一个： 函数定义引入local作用域或者Enclosing作用域；本质上，lambda和生成器表达式也是函数，会引入新作用域。 类定义引入local作用域； 列表推导式引入local作用域，传说在python2中列表推导式不引入新的作用域 几个会让有其他高级语言经验的猿困惑的地方： if语句： if True: i = 1 print(i) # output: 1，而不是NameError if语句并不会引入新的作用域，所以名字绑定语句i = 1与print(i)是在同一个作用域中。 for语句： for i in range(6): pass print(i) #output: 5，而不是NameError for语句同样不会引入新的作用域，所以名字i的绑定和重绑定与print(i)在同一个作用域。这一点Python就比较坑了，因此写代码时切忌for循环名字要与其他名字不重名才行。 import语句： def import_sys(): '''import sys module''' import sys import_sys() print(sys.path) # NameError: name 'sys' is not defined 这个算非正常程序员的写法了，import语句在函数import_sys中将名字sys和对应模块绑定，那sys这个名字还是定义在局部作用域，跟上面的例子没有任务区别。要时刻切记Python的名字，对象，这个其他编程语言不一样，但是： 打破第一编程语言认知的第二门编程语言，才是值得去学的好语言。 3. 作用域应用 3.1 自由变量可读不可写 我不太想用“变量”这个词形容名字，奈何变量是家喻户晓了，Python中的自由变量： If a variable is used in a code block but not defined there,it is a free variable. 如果引用发生的代码块不是其定义的地方，它就是一个自由变量。专业一点，就是： 引用名字的作用域中没有这个名字，那这个名字就是自由名字 Note: “自由名字”只是作者YY的，并没得到广泛认可。 我们已经了解了作用域有LEGB的层次，并按顺序搜索名字。按照搜索顺序，当低层作用域不存在待搜索名字时，引用高层作用域存在的名字，也就是自由名字： [示例1] def low_scope(): print(s) s = 'upper scope' low_scope() 很清楚，这段代码的输出是upper scope。 [示例2] def low_scope(): s = 'lower scope' s = 'upper scope' low_scope() print(s) 很遗憾，最后的打印语句没有按照期待打印出lower scope而是打印了upper scope。 A special quirk of Python is that C if no global statement is in effect C assignments to names always go into the innermost scope. Python的一个怪癖是，如果没有使用global语句，对名字的赋值语句通常会影响最内层作用域。 当涉及可变对象时，情况又有所不同了： [示例3] def low_scope(): l[0] = 2 l = [1,2] low_scope() print(l) # [2,2] （编辑：安卓应用网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |