Python 作用域和命名空间

Python Scopes and Namespaces

A namespace is a mapping from names to objects.

命名空间是一个从名字到对象的映射（指向，明确的路径）。

Most namespaces are currently implemented as Python dictionaries。

大部分都是由字典dict（其他语言也称为hash）实现。

例子：

the set of built-in names 。放置内置函数的集合。模块中的全局名称；函数调用中的局部名称。从某种意义上说，对象的属性集合也是一种命名空间的形式。

namespaces is that there is absolutely no relation between names in different namespaces.

不同命名空间的名字之间没有关系，即相同的名字，在不同的命名空间是没有任何关系的。

生存周期lifetimes。

Namespaces are created at different moments and have different lifetimes.

例如：

模块的全局命名空间在模块定义被读入时创建，并持续到解释器退出。内置名称实际上也存在于一个模块builtins中。

函数的local namespace在函数被调用时创建，在函数返回或抛出一个不在函数内处理的?时被删除。

作用域

A scope is a textual region of a Python program where a namespace is directly accessible.

作用域是一个代码区域，是一个命名空间可以直接引用的区域。

我的理解：

调用函数形成的函数内部的命名空间（映射/指针/路径/hash），在函数内部可以使用函数代码外定义的名字，由此得到名字对应的对象。那么函数代码外部的代码区域，就是一个可被这个函数直接使用的作用域。

??函数的外部作用域是在函数定义时，对应的位置，而不是调用时对应的位置。

??：参考了这篇文章：https://www.linuxidc.com/Linux/2018-12/155918.htm

命名空间的查找顺序：

　Local：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；

　Enclosing：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；

　Global：倒数第二次被搜索，包含当前模块全局名字的作用域；

　Built-in：最后被搜索，包含内建名字的最外层作用域。

Python按照以上LEGB的顺序依次在四个作用域搜索名字，没有搜索到时，Python抛出NameError异常。

用一个类比来理解命名空间与作用域：

　　四种作用域相当于我们生活中的国家（Built-in）、省（Global）、市（Enclosing）、县（Local），命名空间相当于公务员花名册，记录着哪个职位是哪个人。国家级公务员服务于全国
民众（全国老百姓都可以喊他办事），省级公务员只服务于本身民众（国家层面的人或者其他省的人我不管），市（Enclosing）、县（Local）也是一个道理。当我们要找某一类领导（例如想找
个警察帮我打架）时（要访问某个名称），如果我是在县（Local）里头，优先在县里的领导花名册中找（优先在自己作用域的命名空间中找），县里花名册中没警察没有就去市里的花名册找（往
上一层作用域命名空间找），知道找到国家级都还没找到，那就会报错。如果省级民众想找个警察帮忙大家，不会找市里或者县里的，只会找自己省里的（其它省都不行），或者找国家级的。国家、
省、市、县肯定一直都在那里，可不会移动（作用域是静态的）；领导可以换届，任期移到就换人（命名空间是动态的，每次调用函数都会新的命名空间，函数执行

glocal与nonlocal的区别

第一，两者的功能不同。

global关键字修饰变量后标识该变量是全局变量，对该变量进行修改就是修改全局变量，而nonlocal关键字修饰变量后标识该变量是上一级函数中的局部变量，如果上一级函数中不存在该局部变量，nonlocal位置会发生错误。

def f1():
    # i = 1
    def f2():
        nonlocal i
        print(i)
        i = 2
    f2()
    print(i)

f1()
# SyntaxError: no binding for nonlocal ‘i‘ found

第二，两者使用的范围不同。

global关键字可以用在任何地方，包括最上层函数中和嵌套函数中，即使之前未定义该变量，global修饰后也可以直接使用。
nonlocal关键字只能用于嵌套函数中，并且外层函数中定义了相应的局部变量，否则会发生错误。

i = 0
def f1():
    i = 1
    def f2():
        global i     #重新绑定
        print("global", i)
        i = 2
    f2()
    print("local",i)

f1()
# 输出：
# global 0
# local 1

几个例子：

i = 1

def f1():
    print(i)

def f2():
    i = 2
    f1()

f2()

print(i)

#输出
#1
#1

解释：这个例子，说明了函数的外部作用域，是函数定义时的外部代码。

if True:

  i = 1

print(i) # 可以正常输出i的值1，不会报错

解释：这说明了if语句不产生新的作用域，只有函数/类才会产生新作用域。

for i in range(10):

  pass

print(i) #输出结果是9，而不是NameError

解释：无关作用域，i被声明，并被赋值。

def test():

    print(i)

　　i= 2

i = 0

test()

解释：会报告错误，UnboundLocalError: local variable ‘i‘ referenced before assignment。i已经被占用了。所以不能再被重新声明。

class A(object):

    a = 2

    def fun(self):

        print(a)

new_class = A()

new_class.fun()
#NameError: name ‘a‘ is not defined

解释：还不理解。fun函数的外部作用领中，没有a。