解讀Python編程中的命名空間與作用域
變量是擁有匹配對象的名字(標識符)。命名空間是一個包含了變量名稱們(鍵)和它們各自相應的對象們(值)的字典。
一個Python表達式可以訪問局部命名空間和全局命名空間里的變量。如果一個局部變量和一個全局變量重名,則局部變量會覆蓋全局變量。
每個函數(shù)都有自己的命名空間。類的方法的作用域規(guī)則和通常函數(shù)的一樣。
Python會智能地猜測一個變量是局部的還是全局的,它假設(shè)任何在函數(shù)內(nèi)賦值的變量都是局部的。
因此,如果要給全局變量在一個函數(shù)里賦值,必須使用global語句。
global VarName的表達式會告訴Python, VarName是一個全局變量,這樣Python就不會在局部命名空間里尋找這個變量了。
命名空間的定義
Python命名空間是名稱到對象的映射,這就像是字典,鍵名是變量名,值是變量的值。比如:
>>> x = 3
>>> globals()
{'__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__name__': '__main__', '__doc__': None, 'x': 3, '__package__': None}
可以看到變量x,3以字典的形式存放在globals空間內(nèi)。以之對應的名字空間還有:locals()。
>>> locals()
{'__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__name__': '__main__', '__doc__': None, 'x': 3, '__package__': None}
實際上,你可以通過向名字添加鍵名和值:
>>> globals()['y'] = 5 >>> y 5
上圖左側(cè)是內(nèi)置命名空間,右側(cè)是不同的模塊,有各自的全局命名空間,全局命名空間內(nèi)定義函數(shù)就會有局部命名空間。
命名空間的種類
Python中有三種命名空間:
a) 局部,函數(shù)內(nèi)的命名空間就是局部的;
b) 全局,模塊內(nèi)的命名空間就是全局的;
c) 內(nèi)置,包括異常類型、內(nèi)建函數(shù)和特殊方法,可以代碼中任意地方調(diào)用;
下面討論關(guān)于名字空間的搜索順序,先來看張圖:

命名空間的可見性(作用域)
a) 內(nèi)置命名空間在代碼所有位置都是可見的,所以可以隨時被調(diào)用;
b) 全局命名空間和局部命名空間中, 如果有同名變量,在全局命名空間處,局部命名空間內(nèi)的同名變量是不可見的;
c) 在局部命名空間處,全局命名空間的同名變量是不可見的(只有變量不同名的情況下,可使用 global關(guān)鍵字讓其可見)。
知道了可見性,下面說變量的查找順序就要清楚多了。
命名空間的查找順序
a) 如果在函數(shù)內(nèi)調(diào)用一個變量,先在函數(shù)內(nèi)(局部命名空間)查找,如果找到則停止查找。否則在函數(shù)外部(全局命名空間)查找,如果還是沒找到,則查找內(nèi)置命名空間。如果以上三個命名都未找到,則拋出NameError 的異常錯誤。
b) 如果在函數(shù)外調(diào)用一個變量,則在函數(shù)外查找(全局命名空間,局部命名空間此時不可見),如果找到則停止查找,否則到內(nèi)置命名空間中查找。如果兩者都找不到,則拋出異常。只有當局部命名空間內(nèi),使用global 關(guān)鍵字聲明了一個變量時,查找順序則是 a) 的查找順序。
為了幫助理解,來舉個例子,我們在全局命名空間里定義一個變量money。我們再在函數(shù)內(nèi)給變量money賦值,然后Python會假定money是一個局部變量。然而,我們并沒有在訪問前聲明一個局部變量money,結(jié)果就是會出現(xiàn)一個UnboundLocalError的錯誤。取消global語句的注釋就能解決這個問題。
#!/usr/bin/python # -*- coding: UTF-8 -*- Money = 2000 def AddMoney(): # 想改正代碼就取消以下注釋: # global Money Money = Money + 1 print Money AddMoney() print Money
dir()函數(shù)
dir()函數(shù)一個排好序的字符串列表,內(nèi)容是一個模塊里定義過的名字。
返回的列表容納了在一個模塊里定義的所有模塊,變量和函數(shù)。如下一個簡單的實例:
#!/usr/bin/python # -*- coding: UTF-8 -*- # 導入內(nèi)置math模塊 import math content = dir(math) print content;
以上實例輸出結(jié)果:
['__doc__', '__file__', '__name__', 'acos', 'asin', 'atan', 'atan2', 'ceil', 'cos', 'cosh', 'degrees', 'e', 'exp', 'fabs', 'floor', 'fmod', 'frexp', 'hypot', 'ldexp', 'log', 'log10', 'modf', 'pi', 'pow', 'radians', 'sin', 'sinh', 'sqrt', 'tan', 'tanh']
在這里,特殊字符串變量__name__指向模塊的名字,__file__指向該模塊的導入文件名。
globals()和locals()函數(shù)
- 根據(jù)調(diào)用地方的不同,globals()和locals()函數(shù)可被用來返回全局和局部命名空間里的名字。
- 如果在函數(shù)內(nèi)部調(diào)用locals(),返回的是所有能在該函數(shù)里訪問的命名。
- 如果在函數(shù)內(nèi)部調(diào)用globals(),返回的是所有在該函數(shù)里能訪問的全局名字。
- 兩個函數(shù)的返回類型都是字典。所以名字們能用keys()函數(shù)摘取。
reload()函數(shù)
當一個模塊被導入到一個腳本,模塊頂層部分的代碼只會被執(zhí)行一次。
因此,如果你想重新執(zhí)行模塊里頂層部分的代碼,可以用reload()函數(shù)。該函數(shù)會重新導入之前導入過的模塊。語法如下:
reload(module_name)
在這里,module_name要直接放模塊的名字,而不是一個字符串形式。比如想重載hello模塊,如下:
reload(hello)
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