Python3 命名空间和作用域

命名空间

先看看官方文档的一段话：

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

命名空间(Namespace)是从名称到对象的映射，像是一个dict，key是变量的名字，value是变量的值。大部分的命名空间都是通过 Python 字典来实现的
（__dict__）。

命名空间提供了在项目中避免名字冲突的一种方法。各个命名空间是独立的，没有任何关系的，所以一个命名空间中不能有重名，但不同的命名空间是可以重名而没有任何影响。

我们举一个计算机系统中的例子，一个文件夹(目录)中可以包含多个文件夹，每个文件夹中不能有相同的文件名，但不同文件夹中的文件可以重名。

一般有三种命名空间：

• 内置名称（built-in names）， Python 语言内置的名称，比如函数名 abs、char 和异常名称 BaseException、Exception 等等。
• 全局名称（global names），模块中定义的名称，记录了模块的变量，包括函数、类、其它导入的模块、模块级的变量和常量。
• 局部名称（local names），函数中定义的名称，记录了函数的变量，包括函数的参数和局部定义的变量。（类中定义的也是）

命名空间查找顺序:

假设我们要使用变量 runoob，则 Python 的查找顺序为：局部的命名空间去 -> 全局命名空间 -> 内置命名空间。

如果找不到变量 runoob，它将放弃查找并引发一个 NameError 异常:

NameError: name 'runoob' is not defined。

对于闭包来说，这里有一点区别，如果在local namespace中找不到变量的话，还会去父函数的local namespace中找变量。

命名空间的生命周期：

命名空间的生命周期取决于对象的作用域，如果对象执行完成，则该命名空间的生命周期就结束。

因此，我们无法从外部命名空间访问内部命名空间的对象。

我们可以使用locals() globals()   __dict__访问命名空间【locals()和globals()有一个区别是，locals只读，globals可以写】

import sys
m =sys.modules[__name__]          #sys.modules获取了当前运行的模块
def f(x=1,y=2):
    m=3
    print(locals())              #获取当前的命名空间（函数体内即为函数内部的命名空间）
    return 0
f()
print(m.__dict__)                 #__dict__成员获取了当前模块的命名空间
print(locals())                  #获取当前的命名空间（全局）
print(globals())                  #获取全局的命名空间

打印结果

{'x': 1, 'y': 2, 'm': 3}
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000001A2B0FA4188>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'D:/flask-vuejs-madblog-master/study/100day/1.py', '__cached__': None, 'time': <module 'time' (built-in)>, 'datetime': <module 'datetime' from 'D:\\DeviceTestTools\\python\\lib\\datetime.py'>, 'sys': <module 'sys' (built-in)>, 'm': <module '__main__' from 'D:/flask-vuejs-madblog-master/study/100day/1.py'>, 'f': <function f at 0x000001A2B1074168>}
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000001A2B0FA4188>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'D:/flask-vuejs-madblog-master/study/100day/1.py', '__cached__': None, 'time': <module 'time' (built-in)>, 'datetime': <module 'datetime' from 'D:\\DeviceTestTools\\python\\lib\\datetime.py'>, 'sys': <module 'sys' (built-in)>, 'm': <module '__main__' from 'D:/flask-vuejs-madblog-master/study/100day/1.py'>, 'f': <function f at 0x000001A2B1074168>}
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000001A2B0FA4188>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'D:/flask-vuejs-madblog-master/study/100day/1.py', '__cached__': None, 'time': <module 'time' (built-in)>, 'datetime': <module 'datetime' from 'D:\\DeviceTestTools\\python\\lib\\datetime.py'>, 'sys': <module 'sys' (built-in)>, 'm': <module '__main__' from 'D:/flask-vuejs-madblog-master/study/100day/1.py'>, 'f': <function f at 0x000001A2B1074168>}

 【解释】：遇到一个名字的时候，Python解释器首先会去本地命名空间(Local)中查找，然后再去其所在函数的作用域(Enclosing Function)中查找，如果还没找到，就去全局命名空间(Global)中查找，最后会去__builtin__这个模块中查找，__builtin__模块在 Python3 中已经重命名成了builtins

【附】

from module import 和 import module
使用import module时，module本身被引入，但是保存它原有的命名空间，所以我们需要使用module.name这种方式访问它的 函数和变量。
from module import这种方式，是将其它模块的函数或者变量引到当前的命名空间中，所以就不需要使用module.name这种方式访问其它的模块的方法了。
if __name__ trick
python中的module也是对象，所有的modules都有一个内置的属性__name__，模块的__name__属性的值取决于如何使用这个模块，如果import module，那么__name__属性的值是模块的名字。如果直接执行这个模块的话，那么__name__属性的值就是默认值__main__。

module的一些内置属性
__name__: 上面已经介绍过
__file__ : 当前module的绝对路径
__dict__：
__doc__ ：
__package__:
__path__:
作用域

A scope is a textual region of a Python program where a namespace is directly accessible. "Directly accessible" here means that an unqualified reference to a name attempts to find the name in the namespace.

作用域就是一个 Python 程序可以直接访问命名空间的正文区域。

在一个 python 程序中，直接访问一个变量，会从内到外依次访问所有的作用域直到找到，否则会报未定义的错误。

Python 中，程序的变量并不是在哪个位置都可以访问的，访问权限决定于这个变量是在哪里赋值的。

变量的作用域决定了在哪一部分程序可以访问哪个特定的变量名称。Python的作用域一共有4种，分别是：

有四种作用域：

• L（Local）：最内层，包含局部变量，比如一个函数/方法内部。
• E（Enclosing）：包含了非局部(non-local)也非全局(non-global)的变量。比如两个嵌套函数，一个函数（或类） A 里面又包含了一个函数 B ，那么对于 B 中的名称来说 A 中的作用域就为 nonlocal。
• G（Global）：当前脚本的最外层，比如当前模块的全局变量。
• B（Built-in）： 包含了内建的变量/关键字等。，最后被搜索

规则顺序： L –> E –> G –>gt; B。

在局部找不到，便会去局部外的局部找（例如闭包），再找不到就会去全局找，再者去内置中找。

实战分析：

x = 1234
def test():
    print(x)
    x = 'abc'

test()

在上面的函数中，我们要打印一个名字x，它首先会去本地命名空间中查找，没有找到。然后去当前函数test的作用域中查找，找到了。此时Python解释器就会发现x这个名字还没有添加到local本地命名空间中，就被引用了。所以就会抛出一个异常，说x还未被赋值就被引用了。

import dis

x = 1234
def test_right():
    print(x)

dis.dis(test_right)

print('-' * 20)

x = 1234
def test_error():
    print(x)
    x = 'abc'

dis.dis(test_error)

  5           0 LOAD_GLOBAL              0 (print)
              3 LOAD_GLOBAL              1 (x)
              6 CALL_FUNCTION            1 (1 positional, 0 keyword pair)
              9 POP_TOP
             10 LOAD_CONST               0 (None)
             13 RETURN_VALUE
--------------------
 13           0 LOAD_GLOBAL              0 (print)
              3 LOAD_FAST                0 (x)
              6 CALL_FUNCTION            1 (1 positional, 0 keyword pair)
              9 POP_TOP

 14          10 LOAD_CONST               1 ('abc')
             13 STORE_FAST               0 (x)
             16 LOAD_CONST               0 (None)
             19 RETURN_VALUE

通过查看这两个函数的反汇编出来的代码可以看到，这两个函数访问x的时候，一个是通过LOAD_GLOBAL指令，访问的全局命名空间，另外一个则是通过LOAD_FAST指令访问的本地命名空间。