编程 Python

python 中的命名空间，你真的了解吗？

Posted in Python onAugust 19, 2020

写在之前

命名空间，又名 namesapce，是在很多的编程语言中都会出现的术语，估计很多人都知道这个词，但是让你真的来说这是个什么，估计就歇菜了，所以我觉得 “命名空间” 有必要了解一下。

全局变量 & 局部变量

全局变量和局部变量是我们理解命名空间的开始，我们先来看一段代码：

x = 2
def func():
  x = 3
  print('func x ---> ',x)

func()
print('out of func x ---> ',x)

这段代码输出的结果如下：

func x ---> 3
out of func x ---> 2

从上述的结果中可以看出，运行 func()，输出的是 func() 里面的变量 x 所引用的对象 3，之后执行的是代码中的最后一行。这里要区分清楚，前一个 x 输出的是函数内部的变量 x，后一个 x 输出的是函数外的变量 x，两个变量互相不影响，在各自的作用域中起作用。

那个只在函数内起作用的变量就叫 “局部变量”，有了 “局部” 就有相应的 “全部”，但是后者听起来有歧义，所以就叫了 “全局”。

x = 2
def func():
  global x = 3 #注意此处
  print('func x ---> ',x)

func()
print('out of func x ---> ',x)

这段代码中比上段代码多加了一个 global x，这句话的意思是在声明 x 是全局变量，通俗点说就是这个 x 和函数外的 x 是同一个了，所以结果就成了下面这样：

func x ---> 3
out of func x ---> 3

这样乍一看好像全局变量好强，可以管着函数内外，但是我们还是要注意，全局变量还是谨慎使用的好，因为毕竟内外有别，不要带来混乱。

作用域

作用域，用比较直白的方式来说，就是程序中变量与对象存在关联的那段程序，比如我在上面说的， x = 2 和 x = 3 是在两个不同的作用域中。

通常的，作用域是被分为静态作用域和动态作用域，虽然我们说 Python 是动态语言，但是它的作用域属于静态作用域，即 Python 中的变量的作用域是由该变量所在程序中的位置所决定的。

在 Python 中作用域被划分成四个层级，分别是：local（局部作用域），enclosing（嵌套作用域），global（全局作用域）和 built - in（内建作用域）。对于一个变量，Python 也是按照之前四个层级依次在不用的作用域中查找，我们在上一段代码中，对于变量 x，首先搜索的是函数体内的局部作用域，然后是函数体外的全局作用域，至于这段话具体怎么来理解，请看下面的例子：

def out_func():
  x = 2
  def in_func():
    x = 3
    print('in_func x ---> ',x)
  in_func()
  print('out_func x ---> ',x)

x = 4
out_func()
print('x == ',x)

仔细观察一下上面的代码和运行的结果，你就会发现变量在不同的范围内进行搜索的规律，是不是感觉这些都是以前被你忽略的呢？

命名空间

《维基百科》中说 “命名空间是对作用域的一种特殊的抽象”，在这里我用一个比方来具体说明一下：

比如张三在公司 A，他的工号是 111，李四在公司 B，他的工号也是 111，因为两个人在不同的公司，他们俩的工号可以相同但是不会引起混乱，这里的公司就表示一个独立的命名空间，如果两个人在一个公司的话，他们的工号就不能相同，否则光看工号也不知道到底是谁。

其实上面举的这个例子的特点就是我们使用命名空间的理由，在大型的计算机程序中，往往会出现成百上千的标识符，命名空间提供隐藏区域标识符的机制。通过将逻辑上相关的标识符构成响应的命名空间，可以使整个系统更加的模块化。

我在开头引用的《维基百科》的那句话说 “命名空间是对作用域的一种特殊的抽象”，它其实包含了处于该作用域内的标识符，且它本身也用一个标识符来表示。在 Python 中，命名空间本身的标识符也属于更外层的一个命名空间，所以命名空间也是可以嵌套的，它们共同生活在 “全局命名空间” 下。

简言之，不同的命名空间可以同时存在，但是彼此独立，互不干扰。当然了，命名空间因为其对象的不同也有所区别，可以分为以下几种：

1.本地命名空间：模块中有函数或者类的时候，每个函数或者类所定义的命名空间即是本地命名空间，当函数返回结果或者抛出异常的时候，本地命名空间也就结束了。

2.全局命名空间：每个模块创建了自己所拥有的全局命名空间，不同模块的全局命名空间彼此独立，不同模块中相同名称的命名空间也会因为模块的不同而不相互干扰。

3.内置命名空间：当 Python 运行起来的时候，它们就存在了，内置函数的命名空间都属于内置命名空间，所以我们可以在任何程序中直接运行它们。

程序查询命名空间的时候也有一套顺序，依次按照本地命名空间，全局命名空间，内置命名空间。

def fun(like):
  name = 'rocky'
  print(locals())

fun('python')

访问本地命名空间使用 locals 完成，我们来看一下结果：

{'name': 'rocky', 'like': 'python'}

从上面的结果中可以看出，命名空间中的数据存储的结构和字典是一样的。可能你已经猜到了，当我们要访问全局命名空间的时候，可以使用 globals。

关于命名空间还有一个生命周期的问题，就是一个命名空间什么时候出现，什么时候消失，这个很好理解，就是哪部分被读入内存，哪部分的命名空间就存在了，比如我们在上面说的，Python 启动，内置命名空间就建立。

写在之后

至此，我的零基础学习 Python 计划里关于函数的部分就结束了，这一部分写的时间超出了我原本的计划，但是在写的过程中觉得有些知识点还是说说的好，从下周开始，就要开始 “类” 这一部分的学习啦，希望我们还可以继续这么走下去，我坚持写，你也坚持学。