Python 作用域与名字空间：剖析源码揭秘变量寻址细节

2024-01-23 00:04:55

Python 作为一门灵活强大的编程语言，它的变量作用域和名字空间机制也是如此。理解这些机制对于编写出健壮、易于维护的代码至关重要。

Python 作用域

Python 的作用域定义了变量可以被访问的区域。Python 中有四种作用域：

模块作用域：模块作用域内的变量在整个模块中都可以访问。
函数作用域：函数作用域内的变量只能在该函数内部访问。
类作用域：类作用域内的变量只能在该类及其子类中访问。
局部作用域：局部作用域内的变量只能在该代码块内部访问。

Python 名字空间

Python 的名字空间是一个存储变量的容器。每个作用域都有自己的名字空间。当 Python 解释器执行代码时，它会在当前作用域的名字空间中查找变量。如果变量不在当前作用域的名字空间中，解释器会依次在父作用域的名字空间中查找，直到找到该变量为止。

LEGB 规则

Python 中有一种查找变量的规则，称为 LEGB 规则。LEGB 是四个作用域名称的缩写：

Local：局部作用域
Enclosing function locals：封闭函数的局部作用域
Global：全局作用域
Built-in：内置作用域

当 Python 解释器查找变量时，它会按照 LEGB 规则依次在这些作用域中查找。如果变量在某个作用域中被找到，则解释器会立即返回该变量的值。如果变量在所有作用域中都没有被找到，则解释器会抛出一个 NameError 异常。

locals() 函数

locals() 函数可以返回当前作用域的局部变量字典。我们可以使用 locals() 函数来查看当前作用域中所有可用变量及其值。

def outer_function():
    x = 10

    def inner_function():
        y = 20
        print(locals())

    inner_function()

outer_function()

输出结果：

{'y': 20}

从输出结果中可以看出，locals() 函数只返回了 inner_function() 函数作用域内的局部变量 y。

nonlocal

nonlocal 关键字可以修改封闭函数的局部变量。当我们在嵌套函数中使用 nonlocal 关键字时，Python 解释器会首先在当前作用域中查找变量。如果变量在当前作用域中没有被找到，则解释器会依次在父作用域的名字空间中查找。如果变量在所有作用域中都没有被找到，则解释器会抛出一个 NameError 异常。

def outer_function():
    x = 10

    def inner_function():
        nonlocal x
        x += 1
        print(x)

    inner_function()

outer_function()

输出结果：

从输出结果中可以看出，nonlocal 关键字修改了 outer_function() 函数作用域内的局部变量 x。