Python中名称空间的分类和使用

1.名称空间的分类

在 Python 中，名称空间（namespace）是一个用于管理变量名称的系统，它确保在不同范围或上下文中使用相同名称不会产生冲突。在 Python 中，名称空间主要分为以下几类：

1. 内置名称空间（Built-in Namespace）：

   • 包含 Python 解释器启动时自动加载的内置函数和异常等，比如 print()、len()、Exception 等。
   • 在整个程序运行期间始终存在。
   • 可以通过 dir(__builtins__) 查看所有内置名称。

2. 全局名称空间（Global Namespace）：

   • 包含在模块级别定义的变量和函数。每个模块都有自己的全局名称空间。
   • 变量在模块内一直存在，直到解释器结束。

3. 局部名称空间（Local Namespace）：

   • 包含在函数或方法中定义的变量，这些变量仅在函数的执行过程中有效。
   • 当函数被调用时创建，并在函数执行完成后被销毁。

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4. 闭包名称空间（Enclosing Namespace）：

• 当函数嵌套时存在于外部函数的局部名称空间中。
• 被内部函数引用，但不在全局或内置名称空间中。
  这个用的比较少，稍微展开说一下：
  闭包名称空间指的是一种特殊的变量作用域，它出现在嵌套函数中。当一个函数在其外部函数中定义并访问外部函数的变量时，就会形成一个闭包。外部函数的变量被称为被"闭包"在内部函数中的变量。

闭包特性

1. 自由变量：闭包允许内部函数访问其外部函数中的变量（这些变量称为自由变量），即使外部函数已经执行完毕并返回。

2. 延长生命周期：通常，变量的生命周期结束于函数执行完毕，但在闭包中，自由变量的生命周期被延长，因为它们需要被内部函数使用。这使得内部函数可以在外部函数执行结束后继续使用这些变量。

3. 私有状态：闭包可以用于为函数提供私有状态，使得状态信息可以在多次调用中保持。

示例

def outer_function(msg):def inner_function():print(msg)return inner_function# 创建闭包
closure = outer_function("Hello, World!")# 调用闭包
closure()  # 输出: Hello, World!

在这个例子中：

• outer_function 定义了一个局部变量 msg，并返回了 inner_function。
• inner_function 就是闭包，因为它捕获了 outer_function 的局部变量 msg。
• 即使 outer_function 执行完毕，msg 变量仍然可以通过 closure 被访问。

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2. 使用和访问变量的顺序（LEGB 规则）

Python 在查找变量时，会按照 LEGB 规则的顺序查找：

• Local：先查找局部名称空间，即当前函数或方法中定义的变量。
• Enclosing：如果局部名称空间没有找到，则查找闭包名称空间，即任何外部封闭函数中定义的变量。
• Global：如果没有在闭包名称空间中找到，则查找全局名称空间，即模块级定义的变量。
• Built-in：最后，如果都没有找到，则查找内置名称空间。

示例

# 全局名称空间
x = 'global x'def outer():# 闭包名称空间x = 'outer x'def inner():# 局部名称空间x = 'inner x'print(x)  # 输出 'inner x'inner()print(x)  # 输出 'outer x'outer()
print(x)  # 输出 'global x'

在上面的例子中，inner() 函数中的 print(x) 会输出 'inner x'，因为在它的局部名称空间中找到了 x。outer() 函数中的 print(x) 输出 'outer x'，因为在它的闭包名称空间中找到了 x。最后，最外层的 print(x) 输出 'global x'，因为在全局名称空间中找到了 x。

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