命名空间

python中的namespace （命名空间）是映射到对象的名称。

命名空间的几个常见示例： abs() 函数、内置异常等的内置函数集合；模块中的全局名称；函数调用中的局部名称。对象的属性集合也算是一种命名空间。关于命名空间的一个重要知识点是，不同命名空间中的名称之间绝对没有关系；例如，两个不同的模块都可以定义 maximize 函数，且不会造成混淆。用户使用函数时必须要在函数名前面附加上模块名。

点号之后的名称是属性。例如，表达式 z.real 中，real 是对象 z 的属性。严格来说，对模块中名称的引用是属性引用：表达式 modname.funcname 中，modname 是模块对象，funcname 是模块的属性。模块属性和模块中定义的全局名称之间存在直接的映射：它们共享相同的命名空间。

命名空间是在不同时刻创建的，且拥有不同的生命周期。内置名称的命名空间是在 Python 解释器启动时创建的，永远不会被删除。模块的全局命名空间在读取模块定义时创建；通常，模块的命名空间也会持续到解释器退出。

函数的本地命名空间在调用该函数时创建，并在函数返回或抛出不在函数内部处理的错误时被删除。（实际上，用“遗忘”来描述实际发生的情况会更好一些。）当然，每次递归调用都会有自己的本地命名空间）

作用域

作用域是命名空间可直接访问的 Python 程序的文本区域。 “可直接访问” 的意思是，对名称的非限定引用会在命名空间中查找名称。

python的作用域有以下几种：

作用域虽然是静态确定的，但会被动态使用。执行期间的任何时刻，都会有 3 或 4 个命名空间可被直接访问的嵌套作用域：

最内层作用域，包含局部名称，并首先在其中进行搜索
封闭函数的作用域，包含非局部名称和非全局名称，从最近的封闭作用域开始搜索
倒数第二个作用域，包含当前模块的全局名称
最外层的作用域，包含内置名称的命名空间，最后搜索

如果把名称声明为全局变量，则所有引用和赋值将直接指向包含该模块的全局名称的中间作用域。重新绑定在最内层作用域以外找到的变量，使用 nonlocal 语句把该变量声明为非局部变量。未声明为非局部变量的变量是只读的，（写入只读变量会在最内层作用域中创建一个新的局部变量，而同名的外部变量保持不变。）

通常，当前局部作用域将（按字面文本）引用当前函数的局部名称。在函数之外，局部作用域引用与全局作用域一致的命名空间：模块的命名空间。类定义在局部命名空间内再放置另一个命名空间。

Python 有一个特殊规定。**如果不存在生效的 global 或 nonlocal 语句，则对名称的赋值总是会进入最内层作用域。**赋值不会复制数据，只是将名称绑定到对象。删除也是如此：语句 del x 从局部作用域引用的命名空间中移除对 x 的绑定。所有引入新名称的操作都是使用局部作用域：尤其是 import 语句和函数定义会在局部作用域中绑定模块或函数名称。

global 语句用于表明特定变量在全局作用域里，并应在全局作用域中重新绑定；nonlocal 语句表明特定变量在外层作用域中，并应在外层作用域中重新绑定。

下例演示了如何引用不同作用域和名称空间，以及 global 和 nonlocal 对变量绑定的影响：

def scope_test():def do_local():spam = "local spam"def do_nonlocal():nonlocal spamspam = "nonlocal spam"def do_global():global spamspam = "global spam"spam = "test spam"do_local()print("After local assignment:", spam)do_nonlocal()print("After nonlocal assignment:", spam)do_global()print("After global assignment:", spam)scope_test()
print("In global scope:", spam)

结果输出如下：

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

注意，局部赋值（这是默认状态）不会改变 scope_test 对 spam 的绑定。 nonlocal 赋值会改变 scope_test 对 spam 的绑定，而 global 赋值会改变模块层级的绑定。而且，global 赋值前没有 spam 的绑定。

参考官方文档：https://docs.python.org/zh-cn/3/tutorial/classes.html#python-scopes-and-namespaces

上面的内容有些晦涩难懂，其实理解下来就是，python中的命名空间可以映射到python中定义的对象，而作用域是某个命名空间对应的可直接访问的Python 程序的文本区域。对于某个命名空间，它一般对应一个作用域，在这个作用域中可以直接访问包含的对象。

一段python程序执行期间都有 3 或 4 个命名空间及可被直接访问的嵌套作用域：
比如对于上述的那个例子中，包含全局作用域、scope_test对应的作用域、do_local对应的作用域，对于do_local在其内层绑定spam，do_nonlocal由于其内部指定了nonlocal ，表明特定变量在外层作用域中，故在绑定spam时会去上一层作用域寻找并绑定，而do_global由于其内部指定了global，表明特定变量在全局作用域里，会在全局作用域中绑定，此时全局作用域中并包含该对象，此时会在全局作用域中创建该对象，并绑定。

4种作用域

L （Local）局部作用域
E （Enclosing）闭包函数外的函数中
G （Global）全局作用域
B （Built-in）内建作用域以 L –> E –> G –>B 的规则查找，即：在局部找不到，便会去局部外的局部找（例如闭包），再找不到就会去全局找，再者去内建中找。

根据 Python 访问局部变量和全局变量的规则：当搜索一个变量的时候，Python 先从局部作用域开始搜索，如果在局部作用域没有找到那个变量，那样 Python 就会像上面的介绍的作用域范围逐层寻找，如果找不到则抛出 UnboundLocalError 异常。

虽然在内部能够找到外部的变量，但是未声明为非局部变量的变量是只读的，（写入只读变量会在最内层作用域中创建一个新的局部变量，而同名的外部变量保持不变。），所以此时nonlocal以及global关键字的用处来了，只有声明某个变量在全局作用域或者外层作用域，才能够对这个变量进行修改。

参考：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/111284408
https://docs.python.org/zh-cn/3/tutorial/classes.html#python-scopes-and-namespaces

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