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Python中的全域空間與局部空間定義與用途

王林
王林轉載
2023-05-07 16:55:081234瀏覽

    一、空間與局部空間

    1、命名空間

    命名空間的概念的提出是為了分割和控制變數是否可見，以及生存週期的長短；命名空間的作用範圍叫做作用域。
    劃分一塊區域保存所有數據，以字典的方式儲存（變數與值形成映射關係）。一共三種。

    內建命名空間：
    解釋器啟動時創建，直到解釋器運行結束，生存週期最長；
    全域命名空間：
    檔案執行時創建，直到解譯器運行結束，生存週期較長；
    局部命名空間：
    數呼叫時，裡面的局部變數才創建，呼叫結束後即釋放，生存週期較短；
    建立和銷毀順序
    建立順序：
    python解釋器啟動->建立內建命名空間->建立全域命名空間-> ;建立局部命名空間
    銷毀順序：
    函數呼叫結束後->銷毀函數對應的局部命名空間資料->銷毀全域命名空間資料->銷毀內建命名空間資料

    2、全域變數和局部變數

    什麼是全域和局部變數：

    局部變數就是在函數內部定義的變量，局部變數所在的就是局部命名空間，作用域僅在函數內部可見，也就是說只能在函數內部使用。 

    # 在函数中创建的变量就是局部变量
def func():
   var = '局部变量'

# 局部变量不可以在非对应局部环境中使用
print(var)  # error, 该变量不存在

    全域變數就是在函數外部定義的或是使用global在函數內部定義的變量，全域變數所在的命名空間就是全域命名空間，作用域橫跨整個文件，就是說在整個文件中的任何一個地方都可以使用全域變數。 

    # 在全局环境中创建的变量就是全局变量
var = '全局变量'

def func():
    # 在局部中也可以使用全局变量
    print(var)  # 全局变量

func()

    局部變數最好不要和全域變數同名，如果同名，在局部環境中就無法使用全域變數了。 

    var = '全局变量'

def func():
    # 先使用了全局变量
    print(var)  # error, 找不到该变量
        # 然后局部变量和全局变量同名，那么新的局部变量就会在局部空间中覆盖了全局变量的一切影响力，这就叫做局部变量修改了全局变量；
    # 这样的话导致在局部空间中无法在使用该全局变量，之前在局部空间中使用的该变量就成为了先调用后定义；导致出错。
    var = '局部变量'
    print(var)

func()

# 但是局部同名变量不会影响到全局变量的值
print(var)  # 全局变量

    內建函數就是內建命名空間，指的是那些python中自帶的、內建的函數。

    3、作用域

    局部變數作用域：在函數的內部
    全域變數作用域：橫跨整個檔案

    4、生命週期

    內建變數-> 全域變數-> 局部變數
    內建變數自python程式運行的時候開始，一直等到python程式結束之後才會釋放；
    全域變數自創建開始，一直到程式結束或被清除才會釋放；
    局部變數字建立開始，一直到局部空間執行結束或清除就會釋放；

    5、全局部函數與關鍵字的使用

    函數

    Python中的全域空間與局部空間定義與用途

    #globals()

    #傳回所有的全域作用域中的內容。
    如果在全域，呼叫globals之後，取得的是列印之前的所有變量，傳回字典，全域空間作用域；

    # 定义一些全局变量
a, b, c = 1, 2, 3

# 调用globals函数
res = globals()

# 第一次打印，包含a b c
print(res)
'''
结果：
{&#39;__name__&#39;: &#39;__main__&#39;, &#39;__doc__&#39;: None, &#39;__package__&#39;: None, &#39;__loader__&#39;: <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000002DBDCA5D198>, &#39;__spec__&#39;: None, &#39;__annotations__&#39;: {}, &#39;__builtins__&#39;: <module &#39;builtins&#39; (built-in)>, &#39;__file__&#39;: &#39;E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py&#39;, &#39;__cached__&#39;: None, &#39;a&#39;: 1, &#39;b&#39;: 2, &#39;c&#39;: 3, &#39;res&#39;: {...}}
&#39;&#39;&#39;


# 再定义一些变量
d, e, f = 1, 2, 3

# 第二次打印，包含a b c d e f
print(res)
&#39;&#39;&#39;
结果：
{&#39;__name__&#39;: &#39;__main__&#39;, &#39;__doc__&#39;: None, &#39;__package__&#39;: None, &#39;__loader__&#39;: <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000002DBDCA5D198>, &#39;__spec__&#39;: None, &#39;__annotations__&#39;: {}, &#39;__builtins__&#39;: <module &#39;builtins&#39; (built-in)>, &#39;__file__&#39;: &#39;E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py&#39;, &#39;__cached__&#39;: None, &#39;a&#39;: 1, &#39;b&#39;: 2, &#39;c&#39;: 3, &#39;res&#39;: {...}, &#39;d&#39;: 1, &#39;e&#39;: 2, &#39;f&#39;: 3}
&#39;&#39;&#39;

    如果在局部，呼叫globals 之後，取得的是呼叫之前的所用變量，傳回字典，全域空間作用域；

    # 定义一些全局变量
a, b, c = 1, 2, 3


# 在局部环境中使用globals函数
def func():
    res = globals()
    print(res)


# 调用函数
func()
&#39;&#39;&#39;
结果：不包含 d e f
{&#39;__name__&#39;: &#39;__main__&#39;, &#39;__doc__&#39;: None, &#39;__package__&#39;: None, &#39;__loader__&#39;: <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000001E7C287D198>, &#39;__spec__&#39;: None, &#39;__annotations__&#39;: {}, &#39;__builtins__&#39;: <module &#39;builtins&#39; (built-in)>, &#39;__file__&#39;: &#39;E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py&#39;, &#39;__cached__&#39;: None, &#39;a&#39;: 1, &#39;b&#39;: 2, &#39;c&#39;: 3, &#39;func&#39;: <function func at 0x000001E7C2772F28>}
&#39;&#39;&#39;


# 再定义一些全局变量
d, e, f = 4, 5, 6

# 第二次调用函数
func()
&#39;&#39;&#39;
结果：包含 d e f
{&#39;__name__&#39;: &#39;__main__&#39;, &#39;__doc__&#39;: None, &#39;__package__&#39;: None, &#39;__loader__&#39;: <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000021A3F3DD198>, &#39;__spec__&#39;: None, &#39;__annotations__&#39;: {}, &#39;__builtins__&#39;: <module &#39;builtins&#39; (built-in)>, &#39;__file__&#39;: &#39;E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py&#39;, &#39;__cached__&#39;: None, &#39;a&#39;: 1, &#39;b&#39;: 2, &#39;c&#39;: 3, &#39;func&#39;: <function func at 0x0000021A3F2D2F28>, &#39;d&#39;: 4, &#39;e&#39;: 5, &#39;f&#39;: 6}
&#39;&#39;&#39;

    globals可以動態建立全域變數

    dic = globals()

print(dic)  # 返回系统的字典
&#39;&#39;&#39;
结果：
{&#39;__name__&#39;: &#39;__main__&#39;, &#39;__doc__&#39;: None, &#39;__package__&#39;: None, &#39;__loader__&#39;: <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000026F357ED198>, &#39;__spec__&#39;: None, &#39;__annotations__&#39;: {}, &#39;__builtins__&#39;: <module &#39;builtins&#39; (built-in)>, &#39;__file__&#39;: &#39;E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py&#39;, &#39;__cached__&#39;: None, &#39;dic&#39;: {...}}
&#39;&#39;&#39;


# 在全局的字典当中，通过添加键值对，自动创建全局变量，对应的键是变量名，对应的值是变量指向的值
dic[&#39;msr123123123&#39;] = &#39;123456&#39;

print(msr123123123) # 123456

# 查看全局内容
print(dic)
&#39;&#39;&#39;
结果：
{&#39;__name__&#39;: &#39;__main__&#39;, &#39;__doc__&#39;: None, &#39;__package__&#39;: None, &#39;__loader__&#39;: <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x00000161D944D198>, &#39;__spec__&#39;: None, &#39;__annotations__&#39;: {}, &#39;__builtins__&#39;: <module &#39;builtins&#39; (built-in)>, &#39;__file__&#39;: &#39;E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py&#39;, &#39;__cached__&#39;: None, &#39;dic&#39;: {...}, &#39;msr123123123&#39;: &#39;123456&#39;}
&#39;&#39;&#39;

    locals()

    傳回目前所在作用域的所有內容。
    如果在全局，調用locals之後，獲取的是打印之前的所有變量，返回字典，全局空間作用域；

    # 定义一些全局变量
a, b, c = 1, 2, 3

# 调用locals函数
res = locals()

# 第一次打印，包含a b c
print(res)
&#39;&#39;&#39;
结果：
{&#39;__name__&#39;: &#39;__main__&#39;, &#39;__doc__&#39;: None, &#39;__package__&#39;: None, &#39;__loader__&#39;: <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000018C82A3D198>, &#39;__spec__&#39;: None, &#39;__annotations__&#39;: {}, &#39;__builtins__&#39;: <module &#39;builtins&#39; (built-in)>, &#39;__file__&#39;: &#39;E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test1.py&#39;, &#39;__cached__&#39;: None, &#39;a&#39;: 1, &#39;b&#39;: 2, &#39;c&#39;: 3, &#39;res&#39;: {...}}
&#39;&#39;&#39;


# 再定义一些变量
d, e, f = 1, 2, 3

# 第二次打印，包含a b c d e f
print(res)
&#39;&#39;&#39;
结果：
{&#39;__name__&#39;: &#39;__main__&#39;, &#39;__doc__&#39;: None, &#39;__package__&#39;: None, &#39;__loader__&#39;: <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000018C82A3D198>, &#39;__spec__&#39;: None, &#39;__annotations__&#39;: {}, &#39;__builtins__&#39;: <module &#39;builtins&#39; (built-in)>, &#39;__file__&#39;: &#39;E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test1.py&#39;, &#39;__cached__&#39;: None, &#39;a&#39;: 1, &#39;b&#39;: 2, &#39;c&#39;: 3, &#39;res&#39;: {...}, &#39;d&#39;: 1, &#39;e&#39;: 2, &#39;f&#39;: 3}
&#39;&#39;&#39;

    如果在局部，調用locals之後，獲取的是呼叫之前的所有變量，返回字典，局部空間作用域；

    # 定义一些局部变量
def func():
   # 局部变量
   aa, bb, cc = 11, 22, 33

   # 第一遍调用
   res = locals()

   # 第一次打印，包含 aa bb cc
   print(res)  # {&#39;cc&#39;: 33, &#39;bb&#39;: 22, &#39;aa&#39;: 11}

   # 再定义一些局部变量
   dd, ee, ff = 44, 55, 66

   # 第二次打印，不包含 dd ee ff
   print(res)  # {&#39;cc&#39;: 33, &#39;bb&#39;: 22, &#39;aa&#39;: 11}

   # 调用第二遍
   res2 = locals()

   # 打印第一次的调用，包含 dd ee ff
   print(res)  # {&#39;cc&#39;: 33, &#39;bb&#39;: 22, &#39;aa&#39;: 11, &#39;ff&#39;: 66, &#39;ee&#39;: 55, &#39;dd&#39;: 44, &#39;res&#39;: {...}}
   
   # 打印第二次的调用，包含 dd ee ff
   print(res2) # {&#39;cc&#39;: 33, &#39;bb&#39;: 22, &#39;aa&#39;: 11, &#39;ff&#39;: 66, &#39;ee&#39;: 55, &#39;dd&#39;: 44, &#39;res&#39;: {...}}

# 调用函数，返回在函数中的局部变量
func()

    關鍵字

    Python中的全域空間與局部空間定義與用途

    ##global

    在局部環境中建立的變數是局部變量，在全域環境中是不可以使用的。但是使用global定義的變數就是一個全域變量，這個變數可以在全域環境中使用。 

    def func():
    var = &#39;局部变量&#39;

    global glvar
    glvar = &#39;全局变量&#39;

# 一定要执行局部环境哟
func()

# 全局环境中
print(var)  # error，局部变量不能调用
# 使用global定义的变量是全局变量
print(glvar)    # 全局变量

    在局部環境中無法修改全域變數的值，使用

    global可以在局部環境中修改全域變數。 

    var = &#39;全局变量&#39;

def func():
    global var
    var = &#39;局部环境中修改&#39;

func()

print(var)  # 局部环境中修改

    6、函數的巢狀

    在學習nonlocal之前我們需要先學習一些關於函數巢狀的知識。

    內函數和外函數

    函數之間是可以互相巢狀的，外層的叫做外函數，內層的叫做內函數。 

    def outer():
    print(&#39;我叫outer，是外函数&#39;)

    def inner():
        print(&#39;我叫inner，在outer的里面，是内函数&#39;)

    # 在外函数中执行内函数
    inner()


# 执行外函数
outer()

&#39;&#39;&#39;
结果：
我叫outer，是外函数
我叫inner，在outer的里面，是内函数
&#39;&#39;&#39;

    • 內函數不可以直接在外函數外執行呼叫

    • 呼叫外函數後，內函數也不可以在函數外部呼叫

    • 內函數只可以在外函數的內部調用

    • #內函數在外函數內部調用時，有先後順序，必須先定義在調用，因為python沒有預讀機制，這個預讀機制適用於python中的所有場景。 

    # 外层是outer，内层是inner，最里层是smaller，调用smaller里的所有代码
def outer():
    print(&#39;我叫outer，是最外层函数，是inner和smaller的外函数&#39;)

    def inner():
        print(&#39;我叫inner，是outer的内函数，是smaller的外函数&#39;)

        def smaller():
            print(&#39;我叫smaller，是outer和inner的内函数&#39;)

        # 先在inner中执行smaller
        smaller()

    # 然后在outer中执行inner
    inner()

# 最后再执行outer才能执行smaller函数
outer()

&#39;&#39;&#39;
结果：
我叫outer，是最外层函数，是inner和smaller的外函数
我叫inner，是outer的内函数，是smaller的外函数
我叫smaller，是outer和inner的内函数
&#39;&#39;&#39;

    我们在多个函数嵌套的时候要注意，不管外函数还是内函数，都是函数，只要是函数中的变量都是局部变量。
    内涵可以使用外函数的局部变量，外函数不能直接使用内函数的局部变量。

    二、LEGB原则

    LEGB原则就是一个就近找变量原则，依据就近原则，从下往上，从里向外，依次寻找。

    B————Builtin（Python）：Python内置模块的命名空间    （内建作用域）
    G————Global（module）：函数外部所在的命名空间        （全局作用域）
    E————Enclosing Function Locals：外部嵌套函数的作用域（嵌套作用域）
    L————Local（Function）：当前函数内的作用域           （局部作用域）

    Python中的全域空間與局部空間定義與用途

    nonlocal

    现在我们正式学习nonlocal关键字，nonlocal的作用是修改当前局部环境中上一层的局部变量。那么我们根据这个作用便知道了nonlocal的使用环境至少是一个二级的嵌套环境，且外层的局部环境中必须存在一个局部变量。

    def outer():
    # 定义变量
    lvar = &#39;outer var&#39;

    def inner():
        # 内函数使用nonlocal修改上一层的局部变量
        nonlocal lvar
        lvar = &#39;inner var&#39;

    # 执行inner函数
    inner()
    print(lvar)

outer() # inner var

    假如上一层的局部环境中没有这个变量怎么办，那么就根据LEGB原则向上寻找。

    def outer():
    # 定义变量
    lvar = &#39;outer var&#39;

    def inner():
        
        def smaller():
            
            # smaller中修改变量，但是inner中没有，就向上寻找修改outer中的变量
            nonlocal lvar
            lvar = &#39;smaller var&#39;

        # 执行 smaller函数
        smaller()

    # 执行inner函数
    inner()
    print(lvar)

# 执行outer函数
outer()

    如果层层寻找，直到最外层的函数中也没有这个变量，那么就会报错，因为nonlocal只会修改局部变量，如果超出范围，就会报错。

    var = 1  # 变量在最外层的函数之外，也就是全局变量，nonlocal无法修改

def outer():

   def inner():

      def smaller():

         nonlocal var    # error，没有局部变量
         var = 2
         print(var)

      smaller()

   inner()

outer()

    三、总结

    全局变量和局部变量

    局部环境中可以调用全局变量，但是不能修改（但是如果全局变量是可变数据则可以修改其中的值）
    全局环境中不能调用局部变量 也不能修改

    函数
    global()
    （在函数内部使用，可以对全局变量进行操作）

    • 1、可以在局部环境中定义全局变量

    • 2、可以在局部环境中修改全局变量

    nonlocal()
    （在内函数中使用，可以在内函数中修改外函数中的局部变量）

    关键字:

    locals
    1、locals获取当前作用域当中所有的变量
    如果在全局调用locals之后，获取的是打印之前的所有变量，返回字典，全局作用域
    如果在局部调用loclas之后，获取的是调用之前的所有变量，返回字典，局部作用域

    globals
    2、globals只获取全局空间中的所有变量
    如果在全局调用globals之后，获取的是打印之前的所用变量，返回字典，全局作用域
    如果在局部调用globals之后，获取的是调用之前的所用变量，返回字典，全局作用域

    以上是Python中的全域空間與局部空間定義與用途的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！

    Python 命名空间 局部变量 全局变量 变量作用域 function 作用域
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