Python中的全域空間與局部空間定義與用途
- 王林轉載
- 2023-05-07 16:55:081298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
#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：
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000002DBDCA5D198>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py', '__cached__': None, 'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'res': {...}}
'''
# 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)
'''
结果：
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000002DBDCA5D198>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py', '__cached__': None, 'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'res': {...}, 'd': 1, 'e': 2, 'f': 3}
'''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()
'''
结果：不包含 d e f
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000001E7C287D198>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py', '__cached__': None, 'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'func': <function func at 0x000001E7C2772F28>}
'''
# 再定义一些全局变量
d, e, f = 4, 5, 6
# 第二次调用函数
func()
'''
结果：包含 d e f
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000021A3F3DD198>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py', '__cached__': None, 'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'func': <function func at 0x0000021A3F2D2F28>, 'd': 4, 'e': 5, 'f': 6}
'''globals可以動態建立全域變數
dic = globals()
print(dic) # 返回系统的字典
'''
结果：
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000026F357ED198>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py', '__cached__': None, 'dic': {...}}
'''
# 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['msr123123123'] = '123456'
print(msr123123123) # 123456
# 查看全局内容
print(dic)
'''
结果：
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x00000161D944D198>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py', '__cached__': None, 'dic': {...}, 'msr123123123': '123456'}
'''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)
'''
结果：
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000018C82A3D198>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test1.py', '__cached__': None, 'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'res': {...}}
'''
# 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)
'''
结果：
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000018C82A3D198>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test1.py', '__cached__': None, 'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'res': {...}, 'd': 1, 'e': 2, 'f': 3}
'''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) # {'cc': 33, 'bb': 22, 'aa': 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) # {'cc': 33, 'bb': 22, 'aa': 11}
# 调用第二遍
res2 = locals()
# 打印第一次的调用，包含 dd ee ff
print(res) # {'cc': 33, 'bb': 22, 'aa': 11, 'ff': 66, 'ee': 55, 'dd': 44, 'res': {...}}
# 打印第二次的调用，包含 dd ee ff
print(res2) # {'cc': 33, 'bb': 22, 'aa': 11, 'ff': 66, 'ee': 55, 'dd': 44, 'res': {...}}
# 调用函数，返回在函数中的局部变量
func()關鍵字
##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 = '局部变量'
global glvar
glvar = '全局变量'
# 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 = '全局变量'
def func():
global var
var = '局部环境中修改'
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('我叫outer，是外函数')
def inner():
print('我叫inner，在outer的里面，是内函数')
# 在外函数中执行内函数
inner()
# 执行外函数
outer()
'''
结果：
我叫outer，是外函数
我叫inner，在outer的里面，是内函数
'''
- 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('我叫outer，是最外层函数，是inner和smaller的外函数')
def inner():
print('我叫inner，是outer的内函数，是smaller的外函数')
def smaller():
print('我叫smaller，是outer和inner的内函数')
# 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()
'''
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
'''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）
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 = 'outer var'
def inner():
# 内函数使用nonlocal修改上一层的局部变量
nonlocal lvar
lvar = 'inner var'
# 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 = 'outer var'
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 = 'smaller var'
# 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
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