Python 3 學習筆記之——變數作用域、模組和包

seniusen發表於2019-02-16
Python筆記變數

1. 變數作用域

  • Python 中，程式的變數並不是在哪個位置都可以訪問的，訪問許可權決定於這個變數是在哪裡賦值的。變數的作用域決定了在哪一部分程式可以訪問哪個特定的變數名稱。Python 的作用域一共有4種，分別是：

    • L （Local） 區域性作用域
    • E （Enclosing） 閉包函式外的函式中
    • G （Global） 全域性作用域
    • B （Built-in） 內建作用域

  • 以 L –> E –> G –>B 的規則查詢，即：在區域性找不到，便會去區域性外的區域性找（例如閉包），再找不到就會去全域性找，再者去內建中找。

x = int(2.9)  # 內建作用域
 
g_count = 0  # 全域性作用域

def outer():
    o_count = 1  # 閉包函式外的函式中
    def inner():
        i_count = 2  # 區域性作用域
  • Python 中只有模組（module）、類（class）以及函式（def、lambda）才會引入新的作用域，其它的程式碼塊（如 if/elif/else/、try/except、for/while等）是不會引入新的作用域的，也就是說這些語句內定義的變數，外部也可以訪問。

2. 全域性變數和區域性變數

  • 定義在函式內部的變數擁有一個區域性作用域，定義在函式外的擁有全域性作用域。區域性變數只能在其被宣告的函式內部訪問，而全域性變數可以在整個程式範圍內訪問。呼叫函式時，所有在函式內宣告的變數名稱都將被加入到作用域中。
total = 0 # 這是一個全域性變數

def sum( arg1, arg2 ):
    #返回2個引數的和."
    total = arg1 + arg2 # total在這裡是區域性變數.
    print ("函式內是區域性變數 : ", total)
    return total
 
#呼叫sum函式
sum( 10, 20 )
print ("函式外是全域性變數 : ", total)
  • 當內部作用域想修改外部作用域的變數時，就要用到 global 和 nonlocal 關鍵字了。
  • 修改全域性變數
num = 1
def fun1():
    global num  # 需要使用 global 關鍵字宣告
    print(num) 
    num = 123
    print(num)
fun1()
print(num)

>>>
1
123
123
  • 修改巢狀作用域中的變數
def outer():
    num = 10
    def inner():
        nonlocal num   # nonlocal關鍵字宣告
        num = 100
        print(num)
    inner()
    print(num)
outer()

>>>
100
100

3. 模組

import module_name

  • 當 Python 直譯器遇到 import 語句時，會在 Python 的搜尋路徑中依次去尋找所引入的模組。
  • 搜尋路徑被儲存在 sys 模組中的 path 變數，sys.path 輸出是一個列表，其中第一項是空串 ‘’，代表當前目錄，亦即我們執行 Python 直譯器的目錄（對於指令碼的話就是執行的指令碼所在的目錄）。
  • 因此如果在當前目錄下存在與要引入模組同名的檔案，就會把要引入的模組遮蔽掉，這也就是我們自己的模組名不能和 Python 標準模組名重名的原因。
  • 一個模組只會被匯入一次，不管你執行了多少次 import ，這樣可以防止匯入模組被一遍又一遍地執行。

from module_name import function_name

  • Python 的 from 語句讓你從模組中匯入一個指定的部分到當前名稱空間中。

from module_name import *

  • 把一個模組的所有內容全都匯入到當前的名稱空間。

name 屬性

  • 一個模組被另一個程式第一次引入時，其主程式將執行。如果我們想在模組被引入時，模組中的某一程式塊不執行，我們可以用 name 屬性來使該程式塊僅在該模組自身執行時執行。
if __name__ == '__main__':
   print('程式自身在執行')
else:
   print('我來自另一模組')
  • 每個模組都有一個__name__屬性，當其值是’main’時，表明該模組自身在執行，否則是被引入。

dir() 函式

  • 內建的函式 dir() 可以找到模組內定義的所有名稱，以一個字串列表的形式返回。

4. 包

  • 包是一種管理 Python 模組名稱空間的形式，採用"點模組名稱"。比如一個模組的名稱是 A.B， 那麼他表示一個包 A 中的子模組 B 。

  • 不妨假設你想設計一套統一處理聲音檔案和資料的模組（或者稱之為一個"包"）。

  • 現存很多種不同的音訊檔案格式（基本上都是通過字尾名區分的，例如： .wav，:file:.aiff，:file:.au，），所以你需要有一組不斷增加的模組，用來在不同的格式之間轉換。

  • 並且針對這些音訊資料，還有很多不同的操作（比如混音，新增回聲，增加均衡器功能，建立人造立體聲效果），所以你還需要一組怎麼也寫不完的模組來處理這些操作。

  • 這裡給出了一種可能的包結構（在分層的檔案系統中）:

  • 注意當使用 from package import item 這種形式的時候，對應的 item 既可以是包裡面的子模組（子包），或者包裡面定義的其他名稱，比如函式，類或者變數。

  • import 語法會首先把 item 當作一個包定義的名稱，如果沒找到，再試圖按照一個模組去匯入。如果還沒找到，恭喜，一個:exc:ImportError 異常被丟擲了。

  • 反之，如果使用形如 import item.subitem.subsubitem 這種匯入形式，除了最後一項，都必須是包，而最後一項則可以是模組或者是包，但是不可以是類，函式或者變數的名字。

  • from package import * 匯入語句遵循如下規則：如果包定義檔案 init.py 存在一個叫做 all 的列表變數，那麼在使用 from package import * 的時候就把這個列表中的所有名字作為包內容匯入。

  • 如果 all 真的沒有定義，那麼使用 from sound.effects import * 這種語法的時候，就不會匯入包 sound.effects 裡的任何子模組。他只是把包 sound.effects 和它裡面定義的所有內容匯入進來（可能執行__init__.py裡定義的初始化程式碼）。

參考資料 菜鳥教程

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