python名稱空間和作用域及local,global,locals(),globals()區別 2018/11/16  

目錄：
1.名稱空間及作用域的基本概念

1.1.模組級變數運用

2.變數的作用域
3.local,global,locals(),globals()區別
loccals檢視區域性變數
globals檢視修改刪除全域性變數
4.典型錯誤處理   

1.1.名稱空間分類：

全域性名稱空間：記錄模組變數，包括函式、類、匯入模組、模組級變數和常量
區域性名稱空間：函式，類，推導式名字空間叫做區域性名字空間，記錄引數和區域性變數
內建名稱空間：任何模組均可訪問它，存放著內建函式異常
 

1.2.三種名稱空間之間的載入與取值順序：

載入順序：
內建名稱空間(程式執行前載入)->全域性名稱空間(程式執行中：從上到下載入)->區域性名稱空間(程式執行中：呼叫時才載入)

取值 ,查詢變數順序：
區域性名稱空間->全域性名稱空間->內建名稱空間

區域性名字空間local 本地-  特指當前函式或類方法。
區域性名字空間 Eclosing封閉-  函式體內定義函式
全域性名字空間global全域性 -  特指當前模組。
內建名字空間 built-in內建-  對每個模組都是全域性的。

注意：
import module：模組自身被導，保持自已名字空間；module.function在模組的名稱空間中運用
from module import： 將module.function函式屬性匯入當前名字空間；可以直接使用 
 

1.3.python程式碼執行函式機理

python直譯器開始執行之後，在記憶體中開闢一個空間，當遇到一個變數時把變數名和值
之間對應關係記錄下來。當遇到函式定義時直譯器只是象徵性將函式名讀入記憶體，表示知
道這個函式存在，至於函式內部的變數和邏輯直譯器根本不關心

程式碼在執行伊始，建立的儲存“變數名與值的關係”的空間叫做全域性名稱空間

等執行到函式呼叫的時候，python直譯器會再開闢一塊記憶體來儲存這個函式裡的內容，
這個時候，才關注函式裡面有哪些變數，而函式中的變數會儲存在新開闢出來的記憶體中。

函式中變數只能在函式內部使用，隨著函式執行完畢這塊記憶體中所有內容被清空
在函式的執行中開闢的臨時的空間叫做區域性名稱空間

內建名稱空間存放python直譯器提供名字input print str list tuple.等.可直接使用。 
 

2.變數的作用域

概念：
global變數：為全域性作用域；
nonlocal變數：為封閉作用域，系統每次執行函式時會建立新的區域性名稱空間
globals()  ：以字典型別返回當前位置的全部全域性變數。
locals()  ：以字典型別返回當前位置的全部區域性變數
用途：
用於定義，檢視，修改變數
注意：
1）golbal用於定義全域性變數
2）nonlocal用於函式內定義區域性變數
3）globals,locals函式用名字空間來記錄變數軌跡；名字空間是一個字典 {變數名：變數值}
4）名字空間在執行時直接可以訪問，可在名稱空間中更改變數
（1）區域性名字空間可通過內建locals函式訪問； locals是隻讀 不可修改；locals()返回的拷貝;修改不影響區域性名字空間中變數值
（2）全域性(模組級別)名字空間可通過內建globals函式來訪問；globals可以修改，返回全域性名字空間；對他修改影響全域性變數

5）.跨模組共享全域性變數
在單個程式中跨模組共享資訊的規範方式是建立一個特殊模組（通常稱為config或cfg）。
只需在應用程式的所有模組中匯入配置模組;  該模組將成為全域性名稱。由於每個模組只有
一個例項，因此對模組物件所做的任何更改都會反映到處。例如： 

config.py：
x = 0 # Default value of the 'x' configuration setting
mod.py：
import config
config.x = 1
main.py：
import config
import mod
print(config.x)

3.例項 ：

例項1-locals()檢視區域性變數
def add_tcy(a,b):
z=a+b
s=locals()
locals()['z'] = -100 # 修改區域性名字空間拷貝變數無影響
return s['z'],z,s

f=add_tcy(3,4) # (-100, 7, {'a': 3, 'b': 4, 'z': -100, 's': {...}})#z並未改變，改變的locals()拷貝的副本 

例項2-globals()檢視修改刪除全域性變數
import os

'name' in globals() #False
globals()['name']=os.getcwd()#'C:\\python37\\Scripts'
'name' in globals() #True
del globals()['name']
'name' in globals() # False 

例項3-globals()在名稱空間中修改全域性變數

x,y=10,20
z=x+y
print(z)#30
globals()['x']=-100 # globals()修改變數x的值為-100
z=x+y
print(z)#80

4.例項：測試全域性變數和區域性變數 

顯示函式定義： 

lst=[0,0]
def view_variable(locals,globals,lst=lst):
'''僅顯示變數，去除其他顯示'''

   def ChooseVariable(data):
     d={}
     for key,value in data.items():
         if ('__' not in key) and (not isinstance(value,dict)) and('lst' not in key):
            if 'function' in str(value):value='fun'
            d[key]=value
            lst[1]=lst[1]+1
            lst[0]=(lst[0]+1) if (lst[1]%2)==0 else lst[0]
     return d

     print('{}.1.locals={}'.format(lst[0],ChooseVariable(locals)))
     print('{}.2.globals={}'.format(lst[0],ChooseVariable(globals))) 

例項1：
g_x0=1 #全域性作用域

l=locals()
g=globals()
view_variable(l,g)
# 1.locals={'view_variable': 'fun', 'g_x0': 1}
# 2.globals={'view_variable': 'fun', 'g_x0': 1} 

例項2：測試全域性變數和區域性變數---閉包變數測試
g1=-1000
def test_func():
   V0=10 #作用域為test_func函式
   l = locals()
   g = globals()
   view_variable(l, g)

      # 0.1.locals={'V0': 10}
      # 0.2.globals={'view_variable': 'fun', 'g1': -1000, 'test_func': 'fun'}

   def local_func():
      V0 = 20 #作用域為本函式
      l = locals()
      g = globals()
      view_variable(l, g)
      # 1.1.locals={'V0': 20}
      # 1.2.globals={'view_variable': 'fun', 'g1': -1000, 'test_func': 'fun'}

   def nonlocal_func():
      nonlocal V0 #作用域為test_func函式內部
      V0=15
      l = locals()
      g = globals()
      view_variable(l, g)
      # 2.1.locals={'V0': 15}
      # 2.2.globals={'view_variable': 'fun', 'g1': -1000, 'test_func': 'fun'}

   def global_func():
      global V0 #新建global全域性變數
      V0=-1
      l = locals()
      g = globals()
      view_variable(l, g)
      # 3.1.locals={}
      # 3.2.globals={'view_variable': 'fun', 'g1': -1000, 'test_func': 'fun', 'V0': -1}

   local_func()
   print("V0=:", V0) # V0=10
   nonlocal_func()
   print("V0=:", V0) #V0=15
   global_func()
   print("V0=", V0) #同名內部優先V0=15
   l = locals()
   g = globals()
   view_variable(l, g)
   # 4.1.locals={'V0': 15, 'local_func': 'fun', 'nonlocal_func': 'fun', 'global_func': 'fun'}
   # 4.2.globals={'view_variable': 'fun', 'g1': -1000, 'test_func': 'fun', 'V0': -1}

測試呼叫
test_func()
print(V0) #V0=-1
l=locals()
g=globals()
view_variable(l,g)
# 5.1.locals={'view_variable': 'fun', 'g1': -1000, 'test_func': 'fun', 'V0': -1}
# 5.2.globals={'view_variable': 'fun', 'g1': -1000, 'test_func': 'fun', 'V0': -1}

5.錯誤處理：

例項1
def myFunction(param1=123,param2="Python"):
   # global myVar
   for key,val in locals().items():
       print( "key==> (%s : %s)" % (key,str(val)))
   myVar = myVar + 1

myVar = 27
myFunction(12,'Tom')
#預設global myVar程式報錯
#輸出：
# key==> (param1 : 12)
# key==> (param2 : Tom)

#報錯原因：區域性賦值需要注意

Python有如下假設，如果在函式體內的任何地方對變數賦值，則Python將名稱新增到區域性名稱空間。
語句myVar = myVar + 1對名稱myVar進行賦值，Python假設無論在何處發生賦值，myVar都是函式myFunction區域性名稱空間的一部分。
當Python嘗試把1新增到myVar中時，該名稱在區域性名稱空間中，但它沒有關聯值，因此報錯。
    
問題在於Python何時決定myVar出現在區域性空間中，這發生在程式碼執行之前，即，在Python執行到函式定義之前。由於建立區域性名稱空間時
（程式碼實際執行之前）。Python會檢查程式碼並填充區域性名稱空間。在Python執行那行程式碼前，就發現了對myVar的賦值，並把它新增到區域性
名稱空間中。當函式執行時，Python直譯器認為myVar在區域性名稱空間中但沒有值，所以會產生錯誤。
    
解決辦法：
如果在函式體內，使用global語句將變數宣告為全域性變數，那麼Python不會為該變數在名稱空間中建立區域性名稱。 

例項2：典型內部變數運用錯誤

def a(x):
     print(x)
     def b():
         print(x) #報錯，函式內賦值操作對外層變數遮蔽，無論賦值引數在本函式內部位置何處
         x = 20
         print(x)
     return b

f=a(10)()
print(f)

解決辦法 ：

def a(x):
     print(x)
     def b():
         nonlocal x  # python3 的 nonlocal 語句可以內部函式直接使用外部函式
         print(x) #報錯，函式內賦值操作對外層變數遮蔽，無論賦值引數在本函式內部位置何處
         x = 20
         print(x)
     return b

f=a(10)()
print(f)

# 10
# 10
# 20
# None