python 名称空间与作用域详情-猿码集

1. 名称空间与作用域的概念

在学习 Python 的时候，我们经常会听到「名称空间」和「作用域」这两个概念。它们是 Python 编程语言中非常重要的一部分，对于理解 Python 中的变量、函数和模块等概念有着至关重要的作用。

名称空间，简单来说，就是一个存储名称与值的映射关系的字典，用于存储变量、函数和其他对象。

在 Python 中，每个名称空间都有一个唯一的名称标识符，并按照不同的可访问范围分成了不同的类型，但这些名称空间并不会直接接触。下面我们将一一介绍 Python 中的各种名称空间。

作用域，指的是在程序中访问变量、函数等对象的有效区域。Python 中存在四种作用域：内置作用域（built-in）、全局作用域（global）、局部作用域（local）和非局部作用域（nonlocal）。

2. Python 中的名称空间

2.1 内置名称空间

Python 解释器已经定义了一些内置名称空间的变量和函数。这些内置名称空间的变量和函数是可以在程序的任何地方访问的，不需要导入任何模块。例如：


print("Hello World!")

在上面的代码中，我们使用了内置变量 print。这个变量存储了一个可以输出文本到屏幕的函数，“Hello World!” 就是它输出的内容。

2.2 全局名称空间

全局名称空间用于存储全局变量和函数，它存在于整个程序的运行过程中，也就是说，它在程序启动时被创建，程序结束时被删除。在程序中定义的变量和函数都是全局名称空间的一部分。

当在函数内部访问全局变量时，需要使用 global 关键字，以便告诉 Python 编译器变量是一个全局变量。


# 定义全局变量 x
x = 10
def func():
    # 声明 x 是全局变量
    global x
    
    # 修改全局变量 x
    x = 20
func()
print(x)

上面的代码中，我们定义了一个全局变量 x，并在函数内部将其修改为 20。由于使用了 global 关键字，所以在函数内部修改全局变量 x 后，在函数外部打印 x 的值时，会输出 20。

2.3 局部名称空间

局部名称空间用于存储函数内部的变量和函数。它只在函数内部有效，在函数调用结束时被删除。在函数内部定义的变量和函数都是局部名称空间的一部分。


def func():
    # 定义局部变量 x
    x = 10
    print(x)
func()
# NameError，x 在外部的代码中没有定义
print(x)

上面的代码中，我们定义了一个函数 func，在函数内部定义了一个局部变量 x，函数执行完毕后，局部变量 x 被删除。在函数外部，我们尝试打印变量 x，但是因为变量 x 只存在于函数内部，所以会报 NameError 的错误。

2.4 内置函数 locals() 和 globals()

我们可以使用内置函数 locals() 和 globals() 查看当前作用域的名称空间。

locals() 用于返回当前作用域的局部名称空间，返回值为字典类型。


def func():
    x = 10
    print(locals())
func()
# {'x': 10}

globals() 用于返回当前作用域的全局名称空间，返回值为字典类型。


x = 10
def func():
    print(globals())
func()
# {..., 'x': 10, ...}

3. Python 中的作用域

3.1 内置作用域

内置作用域是包含了 Python 内置函数和变量的名称空间。


# 查看内置作用域的名称
print(dir(__builtins__))

3.2 全局作用域

全局作用域指的是在全局范围内定义的变量和函数所在的名称空间。


# 定义全局变量 x
x = 10
def func():
    # 使用全局变量 x
    print(x)
func()  # 10

3.3 局部作用域

局部作用域指的是在函数内部定义的变量和函数所在的名称空间。


def func():
    # 定义局部变量 x
    x = 10
    print(x)
func()  # 10

3.4 非局部作用域

非局部作用域是指那些不是在全局和函数内部定义的作用域，通常是闭包和嵌套函数。


def func1():
    x = 1
    def func2():
        # 声明 x 不是局部变量
        nonlocal x
        x += 1
        print(x)
    func2()
func1() # 2

在上面的代码中，我们定义了两个函数 func1 和 func2，其中 func2 是 func1 的内部函数。由于在 func2 中使用了变量 x，我们使用 nonlocal 关键字告诉 Python 编译器 x 不是 func2 的局部变量，而是 func1 中的变量 x。

4. 总结

名称空间和作用域是 Python 编程中重要的概念，理解其含义和使用方法非常关键。在编写程序时，我们需要注意命名规范，尽量避免名称的冲突，以避免不必要的错误。

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