Python之名称空间与作用域

1. 名称空间

   名称空间(Namespace)是从名称到对象的映射，大部分的命名空间都是通过 Python 字典来实现的。

   名称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。

   Python中存在三种名称空间：

   • 内置名称空间：Python内置名称，如内置函数：print、hash、input和异常名称BaseException、Exception等等。
   • 全局名称空间：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。即一个python文件中的所有名称。
   • 局部名称空间：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（类中定义的也是如此）。局部名称空间是一个临时的名称空间，调用函数或类的时后产生，函数或类内部的代码执行完毕后，局部名称空间随着函数或类的结束而消失。

2. 名称空间的顺序

   • 名称空间的加载顺序：内置名称空间 -> 全局名称空间 -> 局部名称空间（执行函数时）
   • 名称空间的取值顺序：局部空间 -> 全局名称空间 -> 内置名称空间。遵循就近取值原则

3. 作用域

   作用域就是一个 Python 程序可以直接访问名称空间的文本区域。

   Python 中存在两种作用域：

   • 全局作用域：内置名称空间 + 全局名称空间。使用globals() 函数会以字典类型返回当前位置的全部全局变量。
   • 局部作用域：局部名称空间。使用locals() 函数会以字典类型返回当前位置的全部局部变量。

4. 作用域的访问规则

   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。局部作用域可以访问全局作用域的变量，但不能修改全局作用域的变量，而全局作用域的变量不能访问局部作用域的变量。

5. 全局变量与局部变量的转换

   • global：将局部变量转换成全局变量，并且可以修改全局变量。

     def func():
         name = 'Python'
         print(name) # 可以打印
     func()
     print(name) # 报错！在全局作用域中找不到局部作用域中的变量
     
     # 使用global声明，将局部变量转换成全局变量
     def func():
         global name
         name = 'Python'
         print(name)
     func()
     print(name) # 可以打印，通过global name将name变为了全局变量。
     
     # 使用global声明，在函数内部修改全局变量
     count = 1
     def func():
         global count
         count += 1
     print(count)    # 输出结果：1
     func()
     print(count)    # 输出结果：2
     

   • nonlocal：不能操作全局变量。用于局部作用域中内层函数对外层函数的局部变量进行修改。

     def outer():
         count = 1
         def inner():
             nonlocal count  # 使用nonlocal将内层函数局部变量count声明成外层函数的局部变量
             count += 1
         print(count)    # 输出结果：1
         inner()
         print(count)    # 输出结果：2
     outer()
     

6. **常见错误示例****

   • 在函数中可以使用全局作用域的变量，但不能改变。

     count = 1
     def func():
         count += 1：
         print(count)
     func()
     # 输出结果：UnboundLocalError: local variable 'count' referenced before assignment
     

   • 在一个函数中，如果引用了全局作用域的的变量后，再进行同名变量的定义赋值，解释器会认为局部作用域修改全局作用域的变量，会报错。

     count = 1
     def func():
         print(count)
         count = 2
     func()
     # 输出结果：UnboundLocalError: local variable 'count' referenced before assignment