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python作用域名字空间 Python作用域与名字空间原理详解

luoheng   2021-04-21 我要评论

Python具有静态作用域,变量的作用域由它定义的位置决定,而与调用的位置无关。

 a = 2 
def f():
 a = 2

第一行的a的作用域是全局作用域,作用于定义位置后面的所有位置。

第四行的a的作用域是局部作用域,作用于f函数里。

Python能够形成局部作用域的只有函数与类,其他语句不形成局部作用域。

函数与类的局部作用域

def f():
  a = 1
class A:
  b = 2
if 1 == 1:
  c = 3
for _ in range(1):
  d = 4
while True:
  e = 5
  break
print(c, d, e)
try:
  print(a)
except Exception as e:
  print(e)
try:
  print(b)
except Exception as e:
  print(e)

输出结果

 3 4 5
 name 'a' is not defined
 name 'b' is not defined

python动态运行时,每个作用域都有三个名字空间:由局部变量组成的local名字空间,由全局变量组成的global名字空间,以及python内建模块的builtins名字空间,在查询一个变量时,搜索顺序为local->global->builtins,即局部变量屏蔽全局变量,全局变量屏蔽内建变量。

python的global名字空间是动态的,即每遇到一个赋值语句(def与class也属于赋值语句),global名字空间都可能发生变化。

global名字空间的动态变化

 print(dir())
 a = 1
 print(dir())
 b = 2
 print(dir())

输出结果

1 ['__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__']
2 ['__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'a']
3 ['__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'a', 'b']

从输出结果可以看出,global名字空间是动态增加的。

这意味着,虽然位于global名字空间的变量叫做全局变量,它的作用范围也不是全局位置,它只作用于第一次赋值之后的位置。因为只有在变量赋值初始化的时候,它才会被加入到global名字空间中。

函数和类搜索的global名字空间是调用位置的global名字空间,与定义位置无关

def f():
  print(a)

try:
  f()
except Exception as e:
  print(e)

a = 2
f()

输出结果

name 'a' is not defined
2

函数f打印全局变量a,a在第9行定义。在第五行调用f的时候,a不在global名字空间中,所以会输出错误信息,在第十行再次调用函数f时,a已经加入了global名字空间,所以能够打印出a。

python为了提高效率,local名字空间是静态实现的,因为对于一个函数来说,它所包含的局部变量是明确已知的。

函数的local名字空间是静态的

a = 4
def f():
  try:
    print(a)
  except Exception as e:
    print(e)
  a = 1
f()

输出结果

 local variable 'a' referenced before assignment

在打印a的时候,在local名字空间中找到了a,但是这时候a并没有赋值初始化,所以抛出异常。这也说明了local名字空间与global名字空间不同,它会在一开始就把所有的局部变量加入到名字空间中。

总结:

1. python是静态作用域,变量初始化的位置决定了它的作用域,而与变量调用的位置无关

2. global名字空间是动态的,不同位置的global名字空间不同,local名字空间是静态的,局部变量在整个局部作用域内可见。


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