python的名字空间（namespace）与作用域（scope）

名字空间（namespace）

1）、名字（name）与对象（object）

对象：对象一块存储区域，用来存储值，同时包含对该值所支持的一系列方法，也包含一系列属性。

名字：每个名字对应一个对象，多个名字可以对应一个对象。这有点类似于别的语言中的别名。

2）、名字空间

名字空间：名字空间是用来专门存储名字与对象的对应关系的地方，在python中名字空间一般使用dict数据结构实现。

在python中，函数、模块等都有自己的命名空间：

局部命名空间（local namespace）：即函数中定义的名称 —— 包括函数中的变量、参数、局部变量等；随函数而生，随函数而亡。

全局命名空间（global namespace）：即模块中定义的名称 —— 包括模块中的变量、函数、类、参数、常量、导入（import）的模块等；随模块而生，随模块而亡。

内置命名空间（built-in namespace）：即python内置的名称 —— 包括各种内置函数、Exception等；随解释器而生，随解释器而亡。

ps：实际上，class也会形成一个特殊的namespace。

而，当python需要使用变量时，会在上述命名空间中依次查找，顺序是：

局部命名空间，全局命名空间、内置命名空间。

同一命名空间中不能有重名，但不同命名空间可以。

可以通过locals()（获取局部namespace）、globals()（获取全局namespace）函数来获取命名空间的值（字典），在程序的不同位置执行结果不一定一致，因为结果是针对当前位置来说的。

ps：因为python是一行一行执行的，当有新的名字与object进行bind的时候，就会将该名字与object的对应关系加入到相应的namespace。

作用域（scope）

作用域：可以理解为变量所起作用的范围，超出范围则某变量不能被使用。在python 程序中，直接访问一个变量，会从内到外依次访问所有的作用域直到找到，否则报错。Python 中只有模块（module），类（class）以及函数（def、lambda）才会产生新的作用域，其它的代码块（如 if/elif/else/、try/except、for/while等）是不会产生新的作用域的。

ps： python使用静态作用域（词法作用域），即标识符的作用域只与它声明的位置有关，一旦声明，则作用域确认。标识符在使用前必须声明，注意函数在被调用前必须声明。

作用域可以分为四种：

Local：最内层，包含局部变量，一般指的是函数内部的作用域；

Enclosing：包含非局部但是也不是全局的变量，主要是嵌套时，外层函数的变量，那么相对内层函数来说，嵌套的外层函数中的变量既不是局部变量也不是全局变量。

Global：全局变量，例如当前模块中的全局变量。

Build-in：内置变量。

查找顺序一般是：Local--->Enclosing--->Global--->Build-in

当查找到一个对应的变量后，就停止继续外层作用域查找。

那么查找的位置就是对应的作用域中的namespace（随着代码的执行，namespace不断改变，添加名字或者删除名字。）。

作用域图：

通过nonlocal可以将一个变量声明为外层作用域变量，即在一个内层作用域将一个name与外层作用域相关联，然后解释器就知道去外层作用域寻找该name对应的那个object了。
通过global可以将一个变量声明为全局作用域变量，即在任何地方将一个name与全局作用域相关联，然后解释器就知道去全局作用域寻找该name对应的那个object了。

#一个典型的例子：

def scope_test():def do_local():spam = "local spam"    #local scopedef do_nonlocal():nonlocal spamspam = "nonlocal spam"  #outer scope，此时改变的scope_test中定义的spam的值。def do_global():global spamspam = "global spam"   #global scope，此时改变的是global scope中定义的spam的值。spam = "test spam"do_local()  #改变的是local scope中的spam。print("After local assignment:", spam)  #scope_test中的spam。do_nonlocal() #改变的是scope_test中的spam。print("After nonlocal assignment:", spam) #scope_test中的spam。do_global()  #改变的是global scope中的spam。 print("After global assignment:", spam)  #scope_test中的spam。scope_test()
print("In global scope:", spam)  #输出global scope中的spam。

运行结果：

After local assignment: test spam
After nonlocal assignment: nonlocal spam
After global assignment: nonlocal spam
In global scope: global spam

#变量寻找的例子：

x=3
def g():print(x)  # local scope没有声明x，所以引用到global scope的x.

运行结果：3

x=3
def g():x=2   # 定义并赋值本地变量xprint(x)  # 引用本地变量x

运行结果：2

x=1
def g():print(x)x=2
g()

运行结果：出错。

python解释器运行python代码都是一行一行读入并运行的，但是对于函数来说，都是一次性读入，所以在上面的代码中，g()是被一次性读入的，并且解释器记住了g()定义了x=2，所以x就会引用到local scope中的变量x，但是x在使用前没有先声明（使用前必须先声明），所以出错。

#函数的两个例子

函数在声明定义阶段不会执行，因此可以使用未定义的名字，但是在运行之前，这些名字必须定义好，否则会出错。

x=1
def f():x=3g()print("f:",x)   # 3def g():print("g:",x)   # 1f()print("main:",x)    # 1

这里不会出错，因为在运行之前，我们已经定义了g()。

x=1
def f():x=3g()print("f:",x)f()   # 报错def g():print("g:",x)

这里出错，这是因为f()已经运行了，但是g()还没有定义好，所以就出错了。