Python名稱空間例項解析

pythontab發表於2013-05-27

Python的名稱空間是Python程式猿必須瞭解的內容,對Python名稱空間的學習,將使我們在本質上掌握一些Python中的瑣碎的規則。

接下來我將分四部分揭示Python名稱空間的本質:一、名稱空間的定義;二、名稱空間的查詢順序;三、名稱空間的生命週期;四、透過locals()和globals() BIF訪問名稱空間

重點是第四部分,我們將在此部分觀察名稱空間的內容。

一、名稱空間

Python使用叫做名稱空間的東西來記錄變數的軌跡。名稱空間是一個 字典(dictionary) ,它的鍵就是變數名,它的值就是那些變數的值。

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

在一個 Python 程式中的任何一個地方,都存在幾個可用的名稱空間。

    1、每個函式都有著自已的名稱空間,叫做區域性名稱空間,它記錄了函式的變數,包括函式的引數和區域性定義的變數。

    2、每個模組擁有它自已的名稱空間,叫做全域性名稱空間,它記錄了模組的變數,包括函式、類、其它匯入的模組、模組級的變數和常量。

    3、還有就是內建名稱空間,任何模組均可訪問它,它存放著內建的函式和異常。

二、名稱空間查詢順序

當一行程式碼要使用變數 x 的值時,Python 會到所有可用的名字空間去查詢變數,按照如下順序:

    1、區域性名稱空間:特指當前函式或類的方法。如果函式定義了一個區域性變數 x,或一個引數 x,Python 將使用它,然後停止搜尋。

    2、全域性名稱空間:特指當前的模組。如果模組定義了一個名為 x 的變數,函式或類,Python 將使用它然後停止搜尋。

    3、內建名稱空間:對每個模組都是全域性的。作為最後的嘗試,Python 將假設 x 是內建函式或變數。

    4、如果 Python 在這些名字空間找不到 x,它將放棄查詢並引發一個 NameError 異常,如,NameError: name 'aa' is not defined。

巢狀函式的情況:

    1、先在當前 (巢狀的或 lambda) 函式的名稱空間中搜尋

    2、然後是在父函式的名稱空間中搜尋

    3、接著是模組名稱空間中搜尋

    4、最後在內建名稱空間中搜尋

示例:

info = "Adress : "
 def func_father(country):
     def func_son(area):
         city= "Shanghai " #此處的city變數,覆蓋了父函式的city變數
         print(info + country + city + area)
     city = " Beijing "
     #呼叫內部函式
     func_son("ChaoYang ");
   
 func_father("China ")


輸出:Adress : China Shanghai ChaoYang

以上示例中,info在全域性名稱空間中,country在父函式的名稱空間中,city、area在自己函式的名稱空間中

三、名稱空間的生命週期

不同的名稱空間在不同的時刻建立,有不同的生存期。

    1、內建名稱空間在 Python 直譯器啟動時建立,會一直保留,不被刪除。

    2、模組的全域性名稱空間在模組定義被讀入時建立,通常模組名稱空間也會一直儲存到直譯器退出。

    3、當函式被呼叫時建立一個區域性名稱空間,當函式返回結果 或 丟擲異常時,被刪除。每一個遞迴呼叫的函式都擁有自己的名稱空間。

  Python 的一個特別之處在於其賦值操作總是在最裡層的作用域。賦值不會複製資料——只是將命名繫結到物件。刪除也是如此:"del y" 只是從區域性作用域的名稱空間中刪除命名 y 。事實上,所有引入新命名的操作都作用於區域性作用域。

示例:

i=1

def func2():

   i=i+1

func2();

#錯誤:UnboundLocalError: local variable 'i' referenced before assignment

由於建立名稱空間時,python會檢查程式碼並填充區域性名稱空間。在python執行那行程式碼之前,就發現了對i的賦值,並把它新增到區域性名稱空間中。當函式執行時,python直譯器認為i在區域性名稱空間中但沒有值,所以會產生錯誤。

def func3():

  y=123

  del y

  print(y)

func3()

#錯誤:UnboundLocalError: local variable 'y' referenced before assignment

#去掉"del y"語句後,執行正常

四、名稱空間的訪問

1、區域性名稱空間可以 locals()  BIF來訪問。

locals 返回一個名字/值對的 dictionary。這個 dictionary 的鍵是字串形式的變數名字,dictionary 的值是變數的實際值。

示例:

def func1(i, str ):

   x = 12345

   print(locals())

func1(1 , "first")

輸出:{'str': 'first', 'x': 12345, 'i': 1}

2、全域性 (模組級別)名稱空間可以透過 globals() BIF來訪問。

示例:

'''Created on 2013-5-26'''
  
import copy
from copy import deepcopy
  
gstr = "global string"
  
def func1(i, info):
    x = 12345
    print(locals())
  
func1(1 , "first")
  
if __name__ == "__main__":
    print("the current scope's global variables:")
    dictionary=globals()
    print(dictionary)


輸出:(我自己給人為的換行、更換了順序,加顏色的語句下面重點說明)

{

'__name__': '__main__',

'__doc__': 'Created on 2013-5-26',  

'__package__': None,

'__cached__': None,

'__file__': 'E:\\WorkspaceP\\Test1\\src\\base\\test1.py',

'__loader__': <_frozen_importlib.SourceFileLoader object at 0x01C702D0>,

'copy': <module 'copy' from 'D:\\Python33\\lib\\copy.py'>,

'__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>,

'gstr': 'global string',

'dictionary': {...},

'func1': <function func1 at 0x01C6C540>,

'deepcopy': <function deepcopy at 0x01DB28A0>

}

總結

  1、模組的名字空間不僅僅包含模組級的變數和常量,還包括所有在模組中定義的函式和類。除此以外,它還包括了任何被匯入到模組中的東西。

  2、我們看到,內建命名也同樣被包含在一個模組中,它被稱作 __builtin__。

  3、回想一下 from module import 和 import module 之間的不同。

    使用 import module,模組自身被匯入,但是它保持著自已的名字空間,這就是為什麼您需要使用模組名來訪問它的函式或屬性:module.function 的原因。

    但是使用 from module import function,實際上是從另一個模組中將指定的函式和屬性匯入到您自己的名字空間,這就是為什麼您可以直接訪問它們卻不需要引用它們所來源的模組。使用 globals 函式,您會真切地看到這一切的發生,見上面的紅色輸出語句。

3、 locals 與 globals 之間的一個重要的區別

locals 是隻讀的,globals 不是

示例:

def func1(i, info):
    x = 12345
    print(locals())
    locals()["x"]= 6789
    print("x=",x)
  
y=54321
func1(1 , "first")
globals()["y"]= 9876
print( "y=",y)


輸出:

{'i': 1, 'x': 12345, 'info': 'first'}

x= 12345

y= 9876

解釋:

  locals 實際上沒有返回區域性名字空間,它返回的是一個複製。所以對它進行改變對區域性名字空間中的變數值並無影響。

  globals 返回實際的全域性名字空間,而不是一個複製。所以對 globals 所返回的 dictionary 的任何的改動都會直接影響到全域性變數。


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