解讀Python編程中的命名空間與作用域

變量是擁有匹配對(duì)象的名字（標(biāo)識(shí)符）。命名空間是一個(gè)包含了變量名稱們（鍵）和它們各自相應(yīng)的對(duì)象們（值）的字典。
一個(gè)Python表達(dá)式可以訪問局部命名空間和全局命名空間里的變量。如果一個(gè)局部變量和一個(gè)全局變量重名，則局部變量會(huì)覆蓋全局變量。
每個(gè)函數(shù)都有自己的命名空間。類的方法的作用域規(guī)則和通常函數(shù)的一樣。
Python會(huì)智能地猜測一個(gè)變量是局部的還是全局的，它假設(shè)任何在函數(shù)內(nèi)賦值的變量都是局部的。
因此，如果要給全局變量在一個(gè)函數(shù)里賦值，必須使用global語句。
global VarName的表達(dá)式會(huì)告訴Python， VarName是一個(gè)全局變量，這樣Python就不會(huì)在局部命名空間里尋找這個(gè)變量了。

命名空間的定義
Python命名空間是名稱到對(duì)象的映射，這就像是字典，鍵名是變量名，值是變量的值。比如：    
>>> x = 3
>>> globals()
{'__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__name__': '__main__', '__doc__': None, 'x': 3, '__package__': None}

可以看到變量x，3以字典的形式存放在globals空間內(nèi)。以之對(duì)應(yīng)的名字空間還有：locals()。 
>>> locals()
{'__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__name__': '__main__', '__doc__': None, 'x': 3, '__package__': None}

實(shí)際上，你可以通過向名字添加鍵名和值：
    
>>> globals()['y'] = 5
>>> y
5

上圖左側(cè)是內(nèi)置命名空間，右側(cè)是不同的模塊，有各自的全局命名空間，全局命名空間內(nèi)定義函數(shù)就會(huì)有局部命名空間。

命名空間的種類
Python中有三種命名空間：

a) 局部，函數(shù)內(nèi)的命名空間就是局部的；
b) 全局，模塊內(nèi)的命名空間就是全局的；

c) 內(nèi)置，包括異常類型、內(nèi)建函數(shù)和特殊方法，可以代碼中任意地方調(diào)用；
下面討論關(guān)于名字空間的搜索順序，先來看張圖：

命名空間的可見性（作用域）
a) 內(nèi)置命名空間在代碼所有位置都是可見的，所以可以隨時(shí)被調(diào)用；

b) 全局命名空間和局部命名空間中， 如果有同名變量，在全局命名空間處，局部命名空間內(nèi)的同名變量是不可見的；

c) 在局部命名空間處，全局命名空間的同名變量是不可見的（只有變量不同名的情況下，可使用 global關(guān)鍵字讓其可見）。

知道了可見性，下面說變量的查找順序就要清楚多了。

命名空間的查找順序
a) 如果在函數(shù)內(nèi)調(diào)用一個(gè)變量，先在函數(shù)內(nèi)（局部命名空間）查找，如果找到則停止查找。否則在函數(shù)外部（全局命名空間）查找，如果還是沒找到，則查找內(nèi)置命名空間。如果以上三個(gè)命名都未找到，則拋出NameError 的異常錯(cuò)誤。
b) 如果在函數(shù)外調(diào)用一個(gè)變量，則在函數(shù)外查找（全局命名空間，局部命名空間此時(shí)不可見），如果找到則停止查找，否則到內(nèi)置命名空間中查找。如果兩者都找不到，則拋出異常。只有當(dāng)局部命名空間內(nèi)，使用global 關(guān)鍵字聲明了一個(gè)變量時(shí)，查找順序則是 a) 的查找順序。

為了幫助理解，來舉個(gè)例子，我們?cè)谌置臻g里定義一個(gè)變量money。我們?cè)僭诤瘮?shù)內(nèi)給變量money賦值，然后Python會(huì)假定money是一個(gè)局部變量。然而，我們并沒有在訪問前聲明一個(gè)局部變量money，結(jié)果就是會(huì)出現(xiàn)一個(gè)UnboundLocalError的錯(cuò)誤。取消global語句的注釋就能解決這個(gè)問題。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
Money = 2000
def AddMoney():
  # 想改正代碼就取消以下注釋:
  # global Money
  Money = Money + 1
 
print Money
AddMoney()
print Money

dir()函數(shù)
dir()函數(shù)一個(gè)排好序的字符串列表，內(nèi)容是一個(gè)模塊里定義過的名字。
返回的列表容納了在一個(gè)模塊里定義的所有模塊，變量和函數(shù)。如下一個(gè)簡單的實(shí)例：    
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
# 導(dǎo)入內(nèi)置math模塊
import math
 
content = dir(math)
 
print content;

以上實(shí)例輸出結(jié)果：    
['__doc__', '__file__', '__name__', 'acos', 'asin', 'atan',
'atan2', 'ceil', 'cos', 'cosh', 'degrees', 'e', 'exp',
'fabs', 'floor', 'fmod', 'frexp', 'hypot', 'ldexp', 'log',
'log10', 'modf', 'pi', 'pow', 'radians', 'sin', 'sinh',
'sqrt', 'tan', 'tanh']

在這里，特殊字符串變量__name__指向模塊的名字，__file__指向該模塊的導(dǎo)入文件名。

globals()和locals()函數(shù)

    根據(jù)調(diào)用地方的不同，globals()和locals()函數(shù)可被用來返回全局和局部命名空間里的名字。
    如果在函數(shù)內(nèi)部調(diào)用locals()，返回的是所有能在該函數(shù)里訪問的命名。
    如果在函數(shù)內(nèi)部調(diào)用globals()，返回的是所有在該函數(shù)里能訪問的全局名字。
    兩個(gè)函數(shù)的返回類型都是字典。所以名字們能用keys()函數(shù)摘取。

reload()函數(shù)
當(dāng)一個(gè)模塊被導(dǎo)入到一個(gè)腳本，模塊頂層部分的代碼只會(huì)被執(zhí)行一次。
因此，如果你想重新執(zhí)行模塊里頂層部分的代碼，可以用reload()函數(shù)。該函數(shù)會(huì)重新導(dǎo)入之前導(dǎo)入過的模塊。語法如下：    
reload(module_name)
在這里，module_name要直接放模塊的名字，而不是一個(gè)字符串形式。比如想重載hello模塊，如下：    
reload(hello)