Python名称空间与变量作用域

在Python中，我们可能在不同区域定义了相同名称（如函数名称、变量名称等）的对象，那么，在Python中按照什么规则来访问这些变量呢？本文将对这一问题进行详细的探讨。

一、Python中的名称空间

在Python中，名称空间可以分为4种类型：

（1）局部名称空间(Local Namespace)： 在Python中，位于函数内部、for循环、try-except块是常见的局部名称空间的例子。当函数或对应的代码块执行完毕时，局部名称空间中的对象将被删除。

（2）包裹的名称空间(Enclosed Namespace)： 当一个函数定义在另外一个函数内部时，前者就定义了一个包裹的名称空间，其生命周期与局部名称空间相同。

（3）全局名称空间(Global Namespace)： 该类型属于Python程序级或模块级。模块级的全局名称空间当其被调用时被创建。通常，模块级的名称空间一直保持到解释器退出。

（4）内建的名称空间(Built-in Namespace)： 内建名称空间是在Python解释器启动时创建，且不会被删除。

二、Python变量作用域规则

Python变量按照以下规则搜索各个名称空间。

局部(Local) -> 包裹(Enclosed) -> 全局(Global) -> 内建(Built-in)

这通常被称为变量作用域的LEGB规则。

即Python在使用一个变量时，如输出，先从局部名称空间搜索该变量，如局部没有则进一步搜索包裹名称空间，如变量不存在则进一步搜索全局名称空间，直至内建的名称空间。如以上区域都无法获取到访问的变量，则会给出名称未定义的错误。其过程可以使用下图来表示：

三、名称空间使用的例子

下面程序特意定义了几个层次的变量，来观察变量的使用情况。

a = 1
b = 2
c = 3

def fun_outer():
    a = 10
    b = 20

    def fun_inner():
        a = 100
        b = 200
        c = 300
        print(f'inner:a={a},b={b},c={c}')

    fun_inner()
    print(f'outer:a={a},b={b},c={c}')

fun_outer()
print(f'global:a={a},b={b},c={c}')

输出结果如下：

inner:a=100,b=200,c=300
outer:a=10,b=20,c=3
global:a=1,b=2,c=3输出情况，读者可以根据程序的提示自行分析。

由模块导入的变量需要通过模块名称来引用。

import math
import numpy

pi = 3.14
print(f'pi = {pi}')
print(f'pi = {math.pi}')
print(f'pi = {numpy.pi}')

输出结果如下：

pi = 3.14
pi = 3.141592653589793
pi = 3.141592653589793

四、总结

理解Python名称空间及作用域非常有必要，以免在实际使用中产生意想不到的问题。最好的做法是尽量使用不同的名称来定义自己需要的对象，以避免混淆，造成程序运行结果达不到预期结果。

本文（完）