Python 命名空间和作用域

本文说下自己对 Python 命名空间和作用域的理解。

注意：内容基于 Python 3.6

命名空间

A namespace is a mapping from names to objects.

命名空间，直译是名称到对象（比如数字、字符串等）的映射，（我的理解是）这些名称构成一个命名空间。一般有三种命名空间

内置名称（built-in names）， Python 语言内置的名称，比如函数名 abs、char 和异常名称 BaseException、Exception 等等。

全局名称（global names），模块中定义的名称。

局部名称（local names），函数中定义的名称。（类中定义的也是）

看个例子就清楚了

命名空间的生命周期各不相同

内置命名空间在编译器启动开始建立，直到程序结束

全局命名空间，在模块文件读入后建立，直到程序结束。

局部命名空间，在函数被调用后建立，函数退出时结束。递归函数每次调用都会建立不同的命名空间。对于类来说类似，实例化后建立，实例销毁后结束。

作用域

A scope is a textual region of a Python program where a namespace is directly accessible. “Directly accessible” here means that an unqualified reference to a name attempts to find the name in the namespace.

作用域，是 Python 代码中的一段文本区域，在这个区域里能「直接」访问一个命名空间中的名称。所谓「直接」，就是只要给出名称（如 ）就能找到命名空间中的对应的名称，而不需要使用类似 modulename.subname 或是 object.attribute 等这样的方式。

有四种作用域：

local scope，最内层，包含 local names，（搜索名称时）最先被搜索

nonlocal scope, 如果一个函数（或类） A 里面又包含了一个函数 B ，那么对于 B 中的名称来说 A 中的作用域就为 nonlocal

global scope，包含 global names

builtin scope, 包含 built-in names，最后被搜索

其中，需要强调的是 local scope 和 nonlocal scope 是一个相对的概念。如果一个模块中，函数 A 直接包含了函数 B ， B 又直接包含了函数 C 。如果以 C 中的名称作为参考，那么 C 中的作用域为 local scope，则 B 中的作用域就为 nonlocal scope。如果以 B 中的名称作为参考，那么 B 中的作用域是 local scope， 则 A 中的作用域为 nonlocal。如果以 A 中的名称作为参考，那么 A 中的作用域是 local scope，不过要注意，模块中的作用域始终为 global scope，这时并没有 nonlocal scope。

对于赋值操作，默认都是操作当前作用域中包含的名称。假设现在在 local scope，如果要对 nonlocal scope 包含的名称进行赋值，则要用 nonlocal 关键字。如果要对 global scope 中包含的名称赋值要用 global 关键字。需要注意的是，如果在某个作用域内没有对应的名称，则在对应的作用域中会新增。 下面的例子可以帮你理解赋值操作

输出为

对应读值操作，都是由内到外进行搜索。即 local scope -> nonlocal scope -> global scope -> builtin scope，如果都找不到对应的名称，则报错。

如果要读取指定作用域的名称，则可以使用对应的 nonlocal 或 global 关键字，如果对应作用域找不到该名称，则直接报错。

当然，如果当前作用域已有同名的名称，就不能使用这 nonlocal 或 global 了，否则会报错。

同时发现个有趣的地方

第一个报的是语法错误，而第二个是运行时报的错误。这说明了一个问题：局部名称的查找是编译时就确定的，而全局名称和内置名称的查找都是在运行时确定的。（这里只是指出来，了解下就行，暂时没必要深入）

小结

个人觉得，没必要太在意命名空间和作用域的定义，之所以有命名空间的说法，只是为了引入作用域的概念。

我们只需要清楚两个方面的内容：一是，哪个作用域包含哪些名称；二是，相反的，赋值和读值的时候它又是指向哪个作用域，并理解 nonlocal 和 global 的使用。

参考