简单即是美

Python基础系列之作用域【10】

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目标

  1. 尽量掌握 Python 命名空间、作用域
  2. 掌握 Python 匿名函数

本文本属于那种

只可意会不可言传的范畴

原因:

1. 大部分人都直接开撸，因为和想象差不多；
2. 不容易说明白, 除非遇到bug了，断点调试。

第一部分 命名空间

听起来高大上的词汇，或许是简单的.

在理解这个词汇钱，先看一个示例

A 公司有个员工 A1，工号 001；
B 公司有个员工 B1，工号 001；

为何工资不会发错？

这不废话么？

原因在于：虽有同样的工号，但是相对而言的，在不同的公司（空间）内。

1.定义

命名空间（英语：Namespace），也称名字空间、名称空间等，它表示着一个标识符（identifier）的可见范围。
一个标识符可在多个名字空间中定义，它在不同名字空间中的含义是互不相干的。这样，在一个新的名字空间中可定义任何标识符，它们不会与任何已有的标识符发生冲突，因为已有的定义都处于其他名字空间中。

空间相当于一个集合，包含相对相对范围内所有的内容(对象名)

2. 分类

  1. 内置命名空间(Built-in Namespaces)：伴随 Python 的运行而存在，内置函数的命名空间都属于内置命名空间，比如前面的 id()，直接可以用。
  2. 全局命名空间(Module:Global Namespaces)：每个模块拥有自己的命名集合；
  3. 本地命名空间(Function&Class: Local Namespaces)：局部命名空间，每个函数、类所拥有的命名空间，记录了函数、类中定义的所有变量。

一图胜前言

命名空间

3. 生命周期

  1. 内置命名空间在 Python解释器启动时创建，解释器退出时销毁；
  2. 全局命名空间在模块被解释器读入时创建，解释器退出时销毁；
  3. 局部命名空间，包含函数、类定义。
    • 函数的局部命名空间：在函数调用时创建，函数返回结果或抛出异常时被销毁（每一个递归函数都拥有自己的命名空间）；
    • 类定义的命名空间：在解释器读到类定义（class 关键字）时创建，类定义结束后销毁。（*）

4. 存在的意义

为了解决命名冲突。

你去寄快递，说邮寄到南京路 118 号，他肯定会让你写上是哪个省的，否则不就乱了么。

第二部分 作用域

1. 作用域是什么？

可能有点绕，多读几遍，多思考下

可能有点绕，多读几遍，多思考下

命名空间是对象名称的集合,可被访问区域，比如 id(),可以全局被调用
作用域是针对命名空间而言的，是作用域定义了命名空间的可用范围

以下注意事项会在第三部分的代码中证实：

  1. 只有函数、类、模块会产生新的作用域，代码块（例如if、for代码块）不会产生新的作用域。
  2. python中变量的作用域是由它在源代码中的位置决定的（*）

先看下分类，然后进一步阐述命名空间与作用域的关系

2. 分类

  1. Local（局部作用域）：首先搜索，包含局部名字的最内层（innermost）作用域，如函数/方法/类的内部局部作用域；
  2. Enclosing（ 闭包函数外的函数中）：根据嵌套层次从内到外搜索，包含非局部（nonlocal）非全局（nonglobal）名字的任意封闭函数的作用域。如两个嵌套的函数，内层函数的作用域是局部作用域，外层函数作用域就是内层函数的 Enclosing 作用域；
  3. Global（全局作用域
    ）：倒数第二次被搜索，包含当前模块全局名字的作用域；
  4. Built-in（内建作用域）：最后被搜索，包含内建名字的最外层作用域。

查找规则

如图所示

内层可以访问外层，但外层不能访问内层

global_var = 2  # 全局作用域
x = id(global_var)  # 内建作用域，调用id()函数
def outer():
    out_var = 1  # 闭包函数外的函数中
    def inner():
        inner_var = 2  # 局部作用域

3. 关系

尽量用自己的理解去阐述明白，如有不对，敬请指正。

第一阶段：在人类诞生初期，是没有族群、部落、国家之分的，此时相当于全人类都是属于一个人类的集合，此时的人类相当于一个人类，没有高低贵贱黑白美丑之分。

第二阶段：族群的出现，代表着某些人有用自己的势力范围，把人类一个整体分为N个族群

第三部分 函数作用域

上一篇是关于函数的，那就以函数作用域为实例，类、模块都是类似的。

1. 整体的例子

x = 1
print("第一步：x的内存地址： ", id(x))

def outer():
    x = 2
    # 同层 x=2
    print("第二步：x的内存地址： ", id(x))
    def inner():
        x = 3
        # 打印同层 x=3
        print("第三步：x的内存地址： ", id(x))
    def inner_up():
        # 打印上层 x=2
        print("第三步(up)：x的内存地址： ", id(x))
    inner()
    inner_up()
    # 打印的是同层x=2，即outer()下侧的同一作用域的x
    print("第四步：x的内存地址： ", id(x))
outer()
print("第五步：x的内存地址： ", id(x))
$ python3 fun.py 
第一步：a的内存地址：  4336156688
第二步：x的内存地址：  4336156720
第三步：x的内存地址：  4336156752
第三步(up)：x的内存地址：  4336156720
第四步：x的内存地址：  4336156720
第五步：x的内存地址：  4336156688

2. nonlocal和global区别

  1. global关键字：用来在函数或其它局部作用域中使用全局变量。
  2. nonlocal关键字：用来在函数或其它作用域中使用外层（非全局）变量
x = 1
print("第一步：x的内存地址： ", id(x))

def outer():
    x = 2
    print("第二步：x的内存地址： ", id(x))
    def inner():
        # 注意这行
        global x
        x = 3
        print("第三步：x的内存地址： ", id(x))
    inner()
    print("第四步：x的内存地址： ", id(x))
outer()
print("第五步：x的内存地址： ", id(x))

针对outer中x的：

  1. 采用global的结果
    global

  2. 采用nonlocal的结果
    nonlocal

3. 作用域的位置

name ='简单即是美'

def f1():
    print(name)

def f2():
    name = 'Python'
    f1()
f2()

Python函数的作用域取决于其函数代码块在整体代码中的位置，而不是调用时机的位置。调用f1的时候，会去f1函数的定义体查找，对于f1函数，它的外部是name=’简单即是美’，而不是name = ‘Python’。

结果

简单即是美

倒数第二步
倒数第二步

参考链接

Python 中命名空间与作用域使用总结