你真的知道什麼是 Python「名稱空間」嗎？

寫在之前

名稱空間，又名 namesapce，是在很多的程式語言中都會出現的術語，估計很多人都知道這個詞，但是讓你真的來說這是個什麼，估計就歇菜了，所以我覺得「名稱空間」 有必要了解一下。

全域性變數 & 區域性變數

全域性變數和區域性變數是我們理解名稱空間的開始，我們先來看一段程式碼：

x = 2
def func():
   x = 3
   print('func x ---> ',x)

func()
print('out of func x ---> ',x)
複製程式碼

這段程式碼輸出的結果如下：

func x ---> 3
out of func x ---> 2
複製程式碼

從上述的結果中可以看出，執行 func()，輸出的是 func() 裡面的變數 x 所引用的物件 3，之後執行的是程式碼中的最後一行。這裡要區分清楚，前一個 x 輸出的是函式內部的變數 x，後一個 x 輸出的是函式外的變數 x，兩個變數互相不影響，在各自的作用域中起作用。

那個只在函式內起作用的變數就叫「區域性變數」，有了「區域性」就有相應的 「全部」，但是後者聽起來有歧義，所以就叫了「全域性」。

x = 2
def func():
   global x = 3 #注意此處
   print('func x ---> ',x)

func()
print('out of func x ---> ',x)
複製程式碼

這段程式碼中比上段程式碼多加了一個 global x，這句話的意思是在宣告 x 是全域性變數，通俗點說就是這個 x 和 函式外的 x 是同一個了，所以結果就成了下面這樣：

func x ---> 3
out of func x ---> 3
複製程式碼

這樣乍一看好像全域性變數好強，可以管著函式內外，但是我們還是要注意，全域性變數還是謹慎使用的好，因為畢竟內外有別，不要帶來混亂。

作用域

作用域，用比較直白的方式來說，就是程式中變數與物件存在關聯的那段程式，比如我在上面說的， x = 2 和 x = 3 是在兩個不同的作用域中。

通常的，作用域是被分為靜態作用域和動態作用域，雖然我們說 Python 是動態語言，但是它的作用域屬於靜態作用域，即 Python 中的變數的作用域是由該變數所在程式中的位置所決定的。

在 Python 中作用域被劃分成四個層級，分別是：local（區域性作用域），enclosing（巢狀作用域），global（全域性作用域）和 built - in（內建作用域）。對於一個變數，Python 也是按照之前四個層級依次在不用的作用域中查詢，我們在上一段程式碼中，對於變數 x，首先搜尋的是函式體內的區域性作用域，然後是函式體外的全域性作用域，至於這段話具體怎麼來理解，請看下面的例子：

def out_func():
   x = 2
   def in_func():
       x = 3
       print('in_func x ---> ',x)
   in_func()
   print('out_func x ---> ',x)

x = 4
out_func()
print('x == ',x)
複製程式碼

上述程式碼執行的結果是：

in_func x ---> 3
out_func x ---> 2
x == 4
複製程式碼

仔細觀察一下上面的程式碼和執行的結果，你就會發現變數在不同的範圍內進行搜尋的規律，是不是感覺這些都是以前被你忽略的呢？

名稱空間

《維基百科》中說「名稱空間是對作用域的一種特殊的抽象」，在這裡我用一個比方來具體說明一下：

比如張三在公司 A，他的工號是 111，李四在公司 B，他的工號也是 111，因為兩個人在不同的公司，他們倆的工號可以相同但是不會引起混亂，這裡的公司就表示一個獨立的名稱空間，如果兩個人在一個公司的話，他們的工號就不能相同，否則光看工號也不知道到底是誰。

其實上面舉的這個例子的特點就是我們使用名稱空間的理由，在大型的計算機程式中，往往會出現成百上千的識別符號，名稱空間提供隱藏區域識別符號的機制。通過將邏輯上相關的識別符號構成響應的名稱空間，可以使整個系統更加的模組化。

我在開頭引用的《維基百科》的那句話說 「名稱空間是對作用域的一種特殊的抽象」，它其實包含了處於該作用域內的識別符號，且它本身也用一個識別符號來表示。在 Python 中，名稱空間本身的識別符號也屬於更外層的一個名稱空間，所以名稱空間也是可以巢狀的，它們共同生活在「全域性名稱空間」下。

簡言之，不同的名稱空間可以同時存在，但是彼此獨立，互不干擾。當然了，名稱空間因為其物件的不同也有所區別，可以分為以下幾種：

• 本地名稱空間：模組中有函式或者類的時候，每個函式或者類所定義的名稱空間即是本地名稱空間，當函式返回結果或者丟擲異常的時候，本地名稱空間也就結束了。

• 全域性名稱空間：每個模組建立了自己所擁有的全域性名稱空間，不同模組的全域性名稱空間彼此獨立，不同模組中相同名稱的名稱空間也會因為模組的不同而不相互干擾。

• 內建名稱空間：當 Python 執行起來的時候，它們就存在了，內建函式的名稱空間都屬於內建名稱空間，所以我們可以在任何程式中直接執行它們。

程式查詢名稱空間的時候也有一套順序，依次按照本地名稱空間 ，全域性名稱空間，內建名稱空間。

def fun(like):
   name = 'rocky'
   print(locals())

fun('python')
複製程式碼

訪問本地名稱空間使用 locals 完成，我們來看一下結果：

{'name': 'rocky', 'like': 'python'}
複製程式碼

從上面的結果中可以看出，名稱空間中的資料儲存的結構和字典是一樣的。可能你已經猜到了，當我們要訪問全域性名稱空間的時候，可以使用 globals。

關於名稱空間還有一個生命週期的問題，就是一個名稱空間什麼時候出現，什麼時候消失，這個很好理解，就是哪部分被讀入記憶體，哪部分的名稱空間就存在了，比如我們在上面說的，Python 啟動，內建名稱空間就建立。

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