python中space_漫谈Python的Namespace
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前言python里面最核心的内容就是:名字空间(namespace)
例子引入
例1
可以正常输出结果: 并且需要注意,在func2使用x变量之前的名字空间就已经有了'x':1.
稍微改一点:如下
例2:
输出就开始报错: 而且在before func2也没有了x.
这两个例子正好涉及到了python里面最核心的内容:名字空间,正好总结一下,然后在解释这几个例子。
名字空间(Namespace)
比如我们定义一个”变量”
所以,这里更准确的叫法应该是名字。 一些语言中比如c,c++,java 变量名是内存地址别名, 而Python的名字就是一个字符串,它与所指向的目标对象关联构成名字空间里面的一个键值对{name: object},因此可以这么说,python的名字空间就是一个字典。
分类
python里面有很多名字空间,每个地方都有自己的名字空间,互不干扰,不同空间中的两个相同名字的变量之间没有任何联系一般有4种: LEGB四种locals:函数内部的名字空间,一般包括函数的局部变量以及形式参数
enclosing function:在嵌套函数中外部函数的名字空间, 对fun2来说, fun1的名字空间就是.
globals:当前的模块空间,模块就是一些py文件。也就是说,globals()类似全局变量。
__builtins__: 内置模块空间,也就是内置变量或者内置函数的名字空间。
当程序引用某个变量的名字时,就会从当前名字空间开始搜索。搜索顺序规则便是: LEGB。
一层一层的查找,找到了之后,便停止搜索,如果最后没有找到,则抛出在NameError的异常。这里暂时先不讨论赋值操作。
比如例1中的a = x +1 这行代码,需要引用x,则按照LEGB的顺序查找,locals()也就是func2的名字空间没有,进而开始E,也就是func1,里面有,找到了,停止搜索,还有后续工作,就是把x也加到自己的名字空间,这也是为什么fun2的名字空间里面也有x的原因。
访问方式
其实上面都已经说了,这里暂时简单列一下 1. 使用locals()访问局部命名空间 2. 使用globals()访问全局命名空间。
这里有一点需要注意,就是涉及到了from A import B 和import A的一点区别。
输出结果:
从输出结果可以看出globals()包含了定义的函数,变量等。对于'deepcopy': 可以看出deepcopy已经被导入到自己的名字空间了,而不是在copy里面。 而导入的import copy则还保留着自身的名字空间。
因此要访问copy的方法,就需要使用copy.function了。这也就是为什么推荐使用import module的原因,因为from A import B这样会把B引入自身的名字空间,容易发生覆盖或者说污染。
生存周期
每个名字空间都有自己的生存周期,如下:__builtins__: 在python解释器启动的时候,便已经创建,直到退出
globals:在模块定义被读入时创建,通常也一直保存到解释器退出。
locals : 在函数调用时创建,直到函数返回,或者抛出异常之后,销毁。 另外递归函数每一次均有自己的名字空间。
看着没有问题,但是有很多地方需要考虑。比如名字空间都是在代码编译时期确定的,而不是执行期间。这个也就可以解释为什么在例1中,before func2:的locals()里面包含了x: 1 这一项。再看下面这个
肯定会报错的,但是错误不是
而是:
虽然x = 10永远不会执行,但是在执行之前的编译阶段,就会把x作为locals变量,但是后面编译到print的时候,发现没有赋值,因此直接抛出异常,locals()里面便不会有x。这个就跟例子2中,before func2里面没有x是一个道理。
赋值
为什么要把赋值单独列出来呢,因为赋值操作对名字空间的影响很大,而且很多地方需要注意。 核心就是: 赋值修改的是命名空间,而不是对象, 比如:
这个语句就是把a放入到了对应的命名空间, 然后让它指向一个值为10的整数对象。
这个就是把a放入到名字空间,然后指向一个列表对象, 然而后面的a.append(1)这句话只是修改了list的内容,并没有修改它的内存地址。因此并没有涉及到修改名字空间。
赋值操作有个特点就是:赋值操作总是在最里层的作用域,也就说,只要编译到了有赋值操作,就会在当前名字空间内新创建一个名字,然后开始才绑定对象。即便该名字已存在于赋值语句发生的上一层作用域中;
总结
分析例子
现在再看例子2, 就清晰多了, x += x 编译到这里时,发现了赋值语句,于是准备把x新加入最内层名字空间也就是func2中,即使上层函数已经存在了; 但是赋值的时候,又要用到x的值,然后就会报错:
这样看起来好像就是 内部函数只可以读取外部函数的变量,而不能做修改,其实本质还是因为赋值涉及到了新建locals()的名字。 在稍微改一点:
这个结果就是:
咋正确了呢—这不应该要报错吗?
其实不然,就跟上面的a.append(1)是一个道理。 x[0] += x[0]这个并不是对x的赋值操作。按照LEGB原则, 搜到func1有变量x并且是个list, 然后将其加入到自己的locals(),后面的x[0] += x[0], 就开始读取x的元素,并没有影响func2的名字空间。
另外无论func1与func2的名字空间的x没有什么关系,只不过都是对[1, 2]这个列表对象的一个引用。
这个例子其实也给了我们一个启发,我们知道内部函数无法直接修改外部函数的变量值,如例2,如果借助list的话,就可以了吧!比如把想要修改的变量塞到一个list里面,然后在内部函数里面做改变!当然python3.x里面有了nonlocal关键字,直接声明一下就可以修改了。看到这里,对作用域理解应该有一点点了吧。
延伸
与闭包的不同
我们都知道闭包是把外部函数的值放到func.func_closure里面,为什么不像上面的例子一样直接放到函数的名字空间呢?这是因为locals()空间是在函数调用的时候才创建! 而闭包只是返回了一个函数, 并没有调用,也就没有所谓的空间。
locals()与globals()
在最外层的模块空间里locals()就是globals()
另外我们可以手动修改globals()来创建名字
但是locals()在函数里面的话, 貌似是不起作用的,如下:
这是因为解释器会将 locals 名字复制到 一个叫FAST的区域来优化访问速度,而实际上解释器访问对象时,是从FAST区域里面读取的,而非locals()。
所以直接修改locals()并不能影响x(可以使用exec动态访问,不再细述)。 不过赋值操作,会同时刷新locals()和FAST区域。
查了不少资料,说了这么多,我只想说,作为python最核心的东西,名字空间还有很多很多地方需要探究,比如作用域(scope)与名字空间,这里只是模糊了二者的区别
面向对象,也就是类的名字空间, 又有不一样的地方。。。
学一点记录一点吧。
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