名稱空間的定義

• python直譯器在載入py檔案時在記憶體中開闢的空間，該空間使用字典來存放物件與值。字典的鍵儲存了py檔案中的變數名、方法名、類名及其他環境變數名，對應的值儲存了該物件的值(或記憶體地址或None)。

• 名稱空間一般有3種：

  • 內建名稱空間：python語言內建的名字，例如內建函式名str、int和異常名BaseException、Exception 等等。

    print(dir(__builtins__))  # 檢視內部名稱空間的方法
    out:  # 以下都是內部名稱空間中的名字
    ['ArithmeticError', 'AssertionError', 'AttributeError', 'BaseException', 'BlockingIOError', 'BrokenPipeError', 'BufferError', 'BytesWarning', 'ChildProcessError', 'ConnectionAbortedError', 'ConnectionError', 'ConnectionRefusedError', 'ConnectionResetError', 'DeprecationWarning', 'EOFError', 'Ellipsis', 'EnvironmentError', 'Exception', 'False', 'FileExistsError', 'FileNotFoundError', 'FloatingPointError', 'FutureWarning', 'GeneratorExit', 'IOError', 'ImportError', 'ImportWarning', 'IndentationError', 'IndexError', 'InterruptedError', 'IsADirectoryError', 'KeyError', 'KeyboardInterrupt', 'LookupError', 'MemoryError', 'ModuleNotFoundError', 'NameError', 'None', 'NotADirectoryError', 'NotImplemented', 'NotImplementedError', 'OSError', 'OverflowError', 'PendingDeprecationWarning', 'PermissionError', 'ProcessLookupError', 'RecursionError', 'ReferenceError', 'ResourceWarning', 'RuntimeError', 'RuntimeWarning', 'StopAsyncIteration', 'StopIteration', 'SyntaxError', 'SyntaxWarning', 'SystemError', 'SystemExit', 'TabError', 'TimeoutError', 'True', 'TypeError', 'UnboundLocalError', 'UnicodeDecodeError', 'UnicodeEncodeError', 'UnicodeError', 'UnicodeTranslateError', 'UnicodeWarning', 'UserWarning', 'ValueError', 'Warning', 'WindowsError', 'ZeroDivisionError', '__build_class__', '__debug__', '__doc__', '__import__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'abs', 'all', 'any', 'ascii', 'bin', 'bool', 'breakpoint', 'bytearray', 'bytes', 'callable', 'chr', 'classmethod', 'compile', 'complex', 'copyright', 'credits', 'delattr', 'dict', 'dir', 'divmod', 'enumerate', 'eval', 'exec', 'exit', 'filter', 'float', 'format', 'frozenset', 'getattr', 'globals', 'hasattr', 'hash', 'help', 'hex', 'id', 'input', 'int', 'isinstance', 'issubclass', 'iter', 'len', 'license', 'list', 'locals', 'map', 'max', 'memoryview', 'min', 'next', 'object', 'oct', 'open', 'ord', 'pow', 'print', 'property', 'quit', 'range', 'repr', 'reversed', 'round', 'set', 'setattr', 'slice', 'sorted', 'staticmethod', 'str', 'sum', 'super', 'tuple', 'type', 'vars', 'zip']
    

  • 全域性名稱空間：當前執行的py檔案中定義的名字，如變數名、函式名、類名、匯入模組名等等。全域性名稱空間僅有一個。

    print(globals())
    

  • 區域性名稱空間：在函式或類中內部定義的名字，包括變數名、引數名、內部函式名、內部方法名。區域性名稱空間可以有多個，函式(方法)執行時建立、結束後銷燬。

    print(locals())
    

名稱空間的載入順序

1. 內建(Built-in)名稱空間
2. 全域性(global)名稱空間
3. 區域性(local)名稱空間

取值順序->LEGB原則

呼叫物件時python會按如下順序查詢：

1. 區域性(local)名稱空間
2. 非本地(Enclosing)名稱空間
3. 全域性(Global)名稱空間
4. 內建(Built-in)名稱空間

經過以上四步未能找到該物件名字時就會報錯。

命名衝突的情況

在同一個名稱空間下，名字和值是一 一對應的。在不同名稱空間下，同一個名字可以存在三個不同的物件：區域性名字的物件、非本地名字的物件、全域性名字的物件，python會按照LEGB原則就近查詢。

text = 123
def out():
    text = 456
    print('out',text)
    def inner():
        text = 789
        print('inner',text)
    inner()
    
out()
print(text)

out:
out 456
inner 789
123

命名衝突的解決方法

1. 如果在同一個名稱空間內發生命名衝突，後面執行的命名會覆蓋前面的命名。那麼寫程式碼時避免重名是第一最佳解決方案。

2. 如果是匯入模組的名字衝突，可以在匯入模組時重新命名，案例如下。

   from threading import enumerate as en  # 多執行緒模組中的enumerate函式和內建函式enumerate會發生命名衝突
   

3. 假設發生了命名衝突，可以del刪除最近程式碼的那個名字，恢復使用名字的原來功能。

   str='123'  # str是內建模組中的函式名，假如你把它當作變數名為其賦值為'123'
   print(str))  # 此時輸出的是123，不能呼叫原來的str函式功能
   str(456)  # 執行這條語句會報錯，因為str現在是值為'123'的變數，該變數沒有將數字轉成字串的功能。
   del str  # 刪除變數str
   str(456)  # 此時str重新指向內建函式str，可以執行它把數字轉成字串。
   

關於Global和nonlocal

• 在內層空間可以直接引用用全域性名稱空間和非本地名稱空間中的名字。

text1 = '全域性名稱空間變數'
def out():
    text2 = '外層名稱空間變數'
    def inner():
        print(text1)
        print(text2)
    inner()

out()

out:
全域性名稱空間變數
外層名稱空間變數

• 在內層空間不能修改全域性名稱空間和非本地名稱空間中的名字。

text1 = '全域性名稱空間變數'
def out():
    text2 = '外層名稱空間變數'
    def inner():
        text1 += '在內層列印'  # UnboundLocalError: local variable 'text1' referenced before assignment
        text2 += '在內層列印'  # UnboundLocalError: local variable 'text2' referenced before assignment
        print(text1)
        print(text2)
    inner()

out()

• 若要在內層空間修改全域性名稱空間和非本地名稱空間中的名字，必須先宣告再修改。

text1 = '全域性名稱空間變數’
def out():
    text2 = '外層名稱空間變數'
    def inner():
        global text1
        nonlocal text2
        text1 += '在內層修改'
        text2 += '在內層修改'
        print(text1)
        print(text2)
    inner()

out()
out:
全域性名稱空間變數在內層修改
外層名稱空間變數在內層修改

呼叫函式時資料引數與容器引數的區別

講這個概念前先看一下程式碼案例：

def update(number: int, table: list) -> None:
    number += 1
    table[0] += 1


if __name__ == '__main__':
    number = 100
    table = [100, 200, 300, 400, 500]
    update(number, table)
    print(number)
    print(table)

out:
100
[101, 200, 300, 400, 500]

有沒有很懵的？為什麼update函式改變了table[0]的值，而number的值沒變化？

• 首先搞清楚全域性名字和區域性名字：在當前執行指令碼中的名字是全域性名字，所以number = 100和print(number)這裡的number是全域性名字，而update函式裡面的number是區域性名字。它們就好像重名的2個人，雖然名字一樣，但不是一個人，所以在函式內部的number += 1不會影響全域性的number的值。

• 同理可知table = [100, 200, 300, 400, 500]和print(table)這裡的table是全域性名字，而update函式裡面的table是區域性名字。它們為什麼好像是一個人？在函式內部修改了區域性名字的值造成函式外部全域性名字的值也跟著變呢？

  • 由於資料複製速度快且不耗費記憶體，所以呼叫函式傳資料引數時python直譯器會複製值到被呼叫函式的區域性名稱空間中；
  • 由於容器可能存在成員眾多且多級巢狀的情況使得複製容器速度慢且耗費記憶體，所以呼叫函式傳容器引數時python直譯器只是複製記憶體地址到被呼叫函式的區域性名稱空間中。
  • 資料：字串str、位元組串bytes、整數int、浮點數float等。
  • 容器：列表list、元組tuple、字典dict、集合set等。

總結：呼叫函式傳參時，傳資料引數時內外隔離；傳容器引數時內外共享。所以編寫程式碼的時候要特別留神將容器做函式引數的情況，記住此時函式內修改容器中的值函式外也會受影響。