由一个例子到python的名字空间
源自我的博客
前言
python里面最核心的内容就是:名字空间(namespace)
例子引入
例1
#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8
def func1():
x = 1
print globals()
print 'before func1:', locals()
def func2():
a = 1
print 'before fun2:', locals()
a += x
print 'after fun2:', locals()
func2()
print 'after func1:', locals()
print globals()
if __name__ == '__main__':
func1()可以正常输出结果： 并且需要注意，在func2使用x变量之前的名字空间就已经有了'x':1.
before func1: {'x': 1}
before fun2: {'a': 1, 'x': 1}
after fun2: {'a': 2, 'x': 1}
after func1: {'x': 1, 'func2': <function func2 at 0x7f7c89700b90>}稍微改一点:如下
例2:
#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8
def func1():
x = 1
print 'before func1:', locals()
def func2():
print 'before fun2:', locals()
x += x #就是这里使用x其余地方不变
print 'after fun2:', locals()
func2()
print 'after func1:', locals()
if __name__ == '__main__':
func1()输出就开始报错: 而且在before func2也没有了x.
before func1: {'x': 1}
before fun2: {}
Traceback (most recent call last):
File "test.py", line 18, in <module>
func1()
File "test.py", line 14, in func1
func2()
File "test.py", line 11, in func2
x += x
UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment这两个例子正好涉及到了python里面最核心的内容：名字空间，正好总结一下，然后在解释这几个例子。
名字空间(Namespace)
比如我们定义一个"变量"
In [14]: a
NameError: name 'a' is not defined所以，这里更准确的叫法应该是名字。 一些语言中比如c,c++,java 变量名是内存地址别名, 而Python 的名字就是一个字符串，它与所指向的目标对象关联构成名字空间里面的一个键值对{name: object}，因此可以这么说，python的名字空间就是一个字典.。
分类
python里面有很多名字空间，每个地方都有自己的名字空间，互不干扰，不同空间中的两个相同名字的变量之间没有任何联系一般有4种: LEGB四种
locals: 函数内部的名字空间，一般包括函数的局部变量以及形式参数enclosiing function: 在嵌套函数中外部函数的名字空间, 对fun2来说，fun1的名字空间就是。globals: 当前的模块空间，模块就是一些py文件。也就是说，globals()类似全局变量。__builtins__: 内置模块空间， 也就是内置变量或者内置函数的名字空间。
当程序引用某个变量的名字时，就会从当前名字空间开始搜索。搜索顺序规则便是: LEGB.
locals -> enclosing function -> globals -> __builtins一层一层的查找，找到了之后，便停止搜索，如果最后没有找到,则抛出在NameError的异常。这里暂时先不讨论赋值操作。
比如例1中的a = x + 1 这行代码，需要引用x, 则按照LEGB的顺序查找，locals()也就是func2的名字空间没有，进而开始E，也就是func1,里面有，找到了，停止搜索，还有后续工作，就是把x也加到自己的名字空间，这也是为什么fun2的名字空间里面也有x的原因。
访问方式
其实上面都已经说了，这里暂时简单列一下
- 使用
locals()访问局部命名空间 - 使用
globals()访问全局命名空间 这里有一点需要注意，就是涉及到了from A import B和import A的一点区别。
#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8
import copy
from copy import deepcopy
def func():
x = 123
print 'func locals:',locals()
s = 'hello world'
if __name__ == '__main__':
func()
print 'globals:', globals()输出结果:
func locals: {'x': 123}
globals: {'__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>,
'__file__': 'test.py',
'__package__': None,
's': 'hello world',
'func': <function func at 0x7f1c3d617c80>,
'deepcopy': <function deepcopy at 0x7f1c3d6177d0>,
'__name__': '__main__',
'copy': <module 'copy' from '/usr/lib/python2.7/copy.pyc'>,
'__doc__': None}从输出结果可以看出globals()包含了定义的函数，变量等。对于 'deepcopy': <function deepcopy at 0x7f1c3d6177d0>可以看出deepcopy已经被导入到自己的名字空间了，而不是在copy里面。 而导入的import copy则还保留着自身的名字空间。因此要访问copy的方法，就需要使用copy.function了。这也就是为什么推荐使用import module的原因，因为from A import B这样会把B引入自身的名字空间，容易发生覆盖或者说污染。
生存周期
每个名字空间都有自己的生存周期，如下:
__builtins__: 在python解释器启动的时候，便已经创建,直到退出globals: 在模块定义被读入时创建，通常也一直保存到解释器退出。locals: 在函数调用时创建, 直到函数返回，或者抛出异常之后，销毁。 另外递归函数每一次均有自己的名字空间。
看着没有问题，但是有很多地方需要考虑。比如名字空间都是在代码编译时期确定的，而不是执行期间。这个也就可以解释为什么在例1中，before func2:的locals()里面包含了x: 1 这一项。再看下面这个，
def func():
if False:
x = 10 #该语句永远不执行
print x肯定会报错的，但是错误不是
NameError: global name 'x' is not defined而是:
UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment虽然x = 10永远不会执行，但是在执行之前的编译阶段，就会把x作为locals变量，但是后面编译到print的时候，发现没有赋值,因此直接抛出异常，locals()里面便不会有x。这个就跟例子2中,before func2里面没有x是一个道理。
赋值
为什么要把赋值单独列出来呢，因为赋值操作对名字空间的影响很大，而且很多地方需要注意。 核心就是: 赋值修改的是命名空间，而不是对象, 比如:
a = 10这个语句就是把a放入到了对应的命名空间, 然后让它指向一个值为10的整数对象。
a = []
a.append(1)这个就是把a放入到名字空间，然后指向一个列表对象, 然而后面的a.append(1)这句话只是修改了list的内容，并没有修改它的内存地址。因此
并没有涉及到修改名字空间。
赋值操作有个特点就是: 赋值操作总是在最里层的作用域.也就说，只要编译到了有赋值操作，就会在当前名字空间内新创建一个名字，然后开始才绑定对象。即便该名字已存在于赋值语句发生的上一层作用域中；
总结
分析例子
现在再看例子2, 就清晰多了， x += x 编译到这里时，发现了赋值语句，于是准备把x新加入最内层名字空间也就是func2中，即使上层函数已经存在了; 但是赋值的时候，又要用到x的值， 然后就会报错:
UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment这样看起来好像就是 内部函数只可以读取外部函数的变量，而不能做修改，其实本质还是因为赋值涉及到了新建locals()的名字。
在稍微改一点:
#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8
def func1():
x = [1,2]
print 'before func1:', locals()
def func2():
print 'before fun2:', locals()
x[0] += x[0] #就是这里使用x[0]其余地方不变
print 'after fun2:', locals()
func2()
print 'after func1:', locals()
if __name__ == '__main__':
func1()这个结果就是：
before func1: {'x': [1, 2]}
before fun2: {'x': [1, 2]}
after fun2: {'x': [2, 2]}
after func1: {'x': [2, 2], 'func2': <function func2 at 0x7fb67b253b18>}咋正确了呢---这不应该要报错吗？ 其实不然，就跟上面的a.append(1)是一个道理。
x[0] += x[0] 这个并不是对x的赋值操作。按照LEGB原则， 搜到func1有变量x并且是个list, 然后将其加入到自己的locals(), 后面的x[0] += x[0], 就开始读取x的元素，并没有影响func2的名字空间。另外无论func1与func2的名字空间的x 没有什么关系，只不过都是对[1, 2]这个列表对象的一个引用。
这个例子其实也给了我们一个启发，我们知道内部函数无法直接修改外部函数的变量值，如例2，如果借助list的话， 就可以了吧！比如把想要修改的变量塞到一个list里面，然后在内部函数里面做改变！当然python3.x里面有了nonlocal关键字，直接声明一下就可以修改了。看到这里，对作用域理解应该有一点点了吧。
延伸
与闭包的不同
我们都知道闭包是把外部函数的值放到func.func_closure里面，为什么不像上面的例子一样直接放到函数的名字空间呢？
这是因为locals()空间是在函数调用的时候才创建！ 而闭包只是返回了一个函数， 并没有调用，也就没有所谓的空间。
locals()与globals()
在最外层的模块空间里locals()就是globals()
In [2]: locals() is globals()
Out[2]: True另外我们可以手动修改globals()来创建名字
In [3]: globals()['a'] = 'abcde'
In [4]: a
Out[4]: 'abcde'但是locals()在函数里面的话， 貌似是不起作用的，如下：
In [5]: def func():
...: x = 10
...: print x
...: print locals()
...: locals()['x'] = 20
...: print x
In [6]: func()
10
{'x': 10}
10这是因为解释器会将 locals 名字复制到 一个叫FAST的 区域来优化访问速度，而实际上解释器访问对象时，是从FAST区域里面读取的，而非locals()。所以直接修改locals()并不能影响x(可以使用exec 动态访问，不再细述)。 不过赋值操作，会同时刷新locals()和FAST区域。
查了不少资料，说了这么多，我只想说，作为python最核心的东西，名字空间还有很多很多地方需要探究，比如
- 作用域(scope)与名字空间, 这里只是模糊了二者的区别
- 面向对象，也就是类的名字空间， 又有不一样的地方。。。
学一点记录一点吧。