浅谈Python命名空间和作用域

命名空间和作用域（Namespace and Scope），Namespace只是从名字到对象的一个映射(a mapping from name to objects)。大部分namespace都是按Python中的字典来实现的。有一些常见的namespace：built-in中的集合（abs() 函数等）、一个模块中的全局变量等。从某种意义上来说，一个对象(object)的所有属性(attribute)也构成了一个namespace。在程序执行期间，可能（其实是肯定）会有多个名空间同时存在。不同namespace的创建/销毁时间也不同。

此外，两个不同namespace中的两个相同名字的变量之间没有任何联系。

scope

有了namespace基础之后，让我们再来看看scope。Scope是Python程序的一块文本区域(textual region)。

在该文本区域中，对namespace是可以直接访问，而不需要通过属性来访问。

Scope是定义程序该如何搜索确切地“名字-对象”的名空间的层级关系。

(The “scope” in Python defines the “hirerchy level” in which we search namespaces for

certain “name-to-object” mappings.)

Tip

直接访问：对一个变量名的引用会在所有namespace中查找该变量，而不是通过属性访问。

属性访问：所有名字后加 . 的都认为是属性访问。

如 module_name.func_name ，需要指定 func_name 的名空间，属于属性访问。

而 abs(-1)，abs 属于直接访问。

两者之间有什么联系呢？

Important

在Python中，scope是由namespace按特定的层级结构组合起来的。

scope一定是namespace，但namespace不一定是scope.

LEGB-rule

在一个Python程序运行中，至少有4个scopes是存在的。

直接访问一个变量可能在这四个namespace中逐一搜索。

Local(innermost)

包含局部变量。

比如一个函数/方法内部。

Enclosing

包含了非局部(non-local)也非全局(non-global)的变量。

比如两个嵌套函数，内层函数可能搜索外层函数的namespace，但该namespace对内层函数而言既非局部也非全局。

Global(next-to-last)

当前脚本的最外层。

比如当前模块的全局变量。

Built-in(outtermost)

Python __builtin__ 模块。

包含了内建的变量/关键字等。

那么，这么多的作用域，Python是按什么顺序搜索对应作用域的呢？

著名的”LEGB-rule”，即scope的搜索顺序：

Important

Local -> Enclosing -> Global -> Built-in

怎么个意思呢？

当有一个变量在 local 域中找不到时，Python会找上一层的作用域，即 enclosing 域（该域不一定存在）。enclosing 域还找不到的时候，再往上一层，搜索模块内的 global 域。最后，会在 built-in 域中搜索。对于最终没有搜索到时，Python会抛出一个 NameError 异常。

作用域可以嵌套。比如模块导入时。这也是为什么不推荐使用 from a_module import * 的原因，导入的变量可能被当前模块覆盖。

Assignment rule

看似python作用域到此为止已经很清晰了，让我们再看一段代码：

def outer():

a = 0

b = 1

def inner():

print a

print b

inner()

outer()

你觉得结果是什么呢？So easy是不是？

如果多加一句呢？

def outer():

a = 0

b = 1

def inner():

print a

print b

# b += 1 # A

b = 4 # B

inner()

outer()

结果又会是什么呢？

Traceback (most recent call last):

File "a.py", line 34, in

outer()

File "a.py", line 32, in outer

inner()

File "a.py", line 29, in inner

print b

UnboundLocalError: local variable 'b' referenced before assignment

是不是很奇怪？原因是这样的：Python解释器执行到 inner() 中的 print b 时，发现有个变量 b 在当前作用域(local)中无法找到该变量。它继续尝试把整块代码解释完。Bingo! 找到了。那么 b 是属于 inner() 作用域的。既然对变量 b 的赋值（声明）发生在 print 语句之后，print 语句执行时变量 b 是还未被声明的，于是抛出错误：变量在赋值前就被引用。

在这个例子中，只有A语句没有B语句也会导致同样的结果。

因为 b += 1 等同于 b = b + 1。

对于变量的作用域查找有了了解之后，还有两条很重要的规则：

赋值语句通常隐式地会创建一个局部(local)变量，即便该变量名已存在于赋值语句发生的上一层作用域中；如果没有 global 关键字声明变量，对一个变量的赋值总是认为该变量存在于最内层(innermost)的作用域中；也就是说在作用域内有没有发生赋值是不一样的。