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淺談python函數之作用域(python3.5)

1 基本概念

1.1 命名空間 (namespace)

命名空間是變量名到對象的映射(name -> obj)。目前大多數的命名空間以類似于python字典的形式實現,實現形式在未來可能發生變化。命名空間舉例:內置變量(內置函數abs, 內置的異常等),模塊中的全局變量,函數調用時的局部變量。在某種意義上講,對象的屬性也形成一個命名空間。重要的是,不同的命名空間中的變量沒有任何關聯,兩個不同的命名空間中可以包含相同的變量名。

命名空間有不同的創建時間和生命周期:

•內置變量命名空間在python解釋器啟動時創建,并且在解釋器運行期間永遠不會被刪除;

•一個模塊的命名空間在模塊被導入時創建,并且到解釋器退出會一直存在;

•函數的本地(局部)命名空間在函數調用時創建,函數退出時刪除;

•解釋器頂層執行的語句都是 __main__ 模塊的組成部分,它們有自己的命名空間。

注:內置變量實際上同樣是以模塊的形式存在,模塊名為 builtins 。

1.2 作用域 (scope)

作用域是Python程序中可以直接訪問一個命名空間內變量的文本區域,可直接訪問即命名空間內的變量在該文本區域內可見、可引用。

•本地(局部)作用域:函數或者類的內部

•全局作用域:整個程序的運行環境。

全局作用域中無法直接訪問本地作用域中定義的變量:

def func1():
 name = 1

print(func1) # <function func1 at 0x101a03d08>
print(name)
# Traceback (most recent call last):
# File "<stdin>", line 1, in <module>
# NameError: name 'name' is not defined

本地作用域中的變量定義:

•在python中,變量賦值即定義。在局部作用域內被賦值的變量,除非由 global 或者 nonlocal 聲明,否則全部為局部變量,函數調用時存在于函數命名空間。

•global var : 聲明變量 var 為全局變量,它所有的引用和賦值都在模塊的命名空間進行。

•nonlocal var : 將外層函數命名空間中的變量 var 綁定到本地作用域,使其在本地作用域可重新賦值。如果變量沒有被聲明為 nonlocal,這些變量在本地作用域僅可讀,嘗試給變量賦值則會在本地命名空間創建一個同名變量。

nonlocal聲明的變量在上層函數中必須存在,否則報錯:

test = 'global variable'

def scope_test():
 def inner():
  nonlocal test
  print(test)

scope_test() # SyntaxError: no binding for nonlocal 'test' found

2 示例

2.1 本地作用域中變量的搜索遵守LEGB規則

1.L-Local(function):函數或類的命名空間,其中的變量稱為本地變量

2.E-Enclosing function locals:外層函數的命名空間(例如closure),包含被聲明為non-local的變量

3.G-Global(module):函數定義所在模塊的命名空間,其中的變量稱為全局變量

4.B-Builtin(Python):Python內置模塊的名字空間

def scope_test():
 def do_local():
  spam = "local spam"

 def do_nonlocal(): 
  nonlocal spam  # 遞歸向上尋找上層函數命名空間中的spam變量
  spam = "nonlocal spam"

 def do_global():
  global spam # 在全局變量中尋找spam變量,沒有則創建
  spam = "global spam"

 spam = "test spam"
 do_local()
 print("After local assignment:", spam) # 輸出本地變量 spam
 do_nonlocal()
 print("After nonlocal assignment:", spam)
 do_global()
 print("After global assignment:", spam)

scope_test()
print("In global scope:", spam)

結果

<SPAN style="FONT-SIZE: 14px">1 After local assignment: test spam 
After nonlocal assignment: nonlocal spam 
After global assignment: nonlocal spam 
In global scope: global spam 
</SPAN>

2.2 閉包

閉包:在嵌套函數中,如果內層函數引用了外層函數的變量,就形成了一個閉包。

自由變量:被引用的外層函數變量,稱為內層函數的自由變量。

def fn():
  a = 1
  def closure():
    nonlocal a
    a += 1
    print(a)
  return closure

inner = fn() 
print(inner.__closure__)  # (<cell at 0x10240b408: int object at 0x100277bc0>,)
inner() # 2
inner() # 3

外層函數執行完,其命名空間刪除。但是因為 a 是內層函數的自由變量,所以變量 a 被保留,可以看作是 closure 函數對象的一個附加屬性。

3 靜態檢測

3.1 本地變量

python是在編譯def語句時靜態檢測其本地變量的。

a = 1
def local_test():
  a += 1
  print(a)
local_test()  # UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

print(b)  # NameError: name 'b' is not defined

在編譯local_test函數時,python就確定了變量 a 為函數的本地變量。所以在執行 a += 1 是會直接在本地命名空間尋找變量a。

3.2 命名空間搜索鏈

name = "lzl"
 
def f1():
  print(name)
 
def f2():
  name = "eric"
  f1()
 
f2() # lzl

一個函數的變量搜索路徑是在它定義的時候決定的,不受它調用位置的影響。

f1定義在全局作用域中,其變量的搜索路徑為:本地命名空間 --> 模塊命名空間。所以最后的輸出結果為‘lzl'。

4 匿名函數

Python借助lambda關鍵字定義匿名函數,格式如下:

lambda 參數列表: 表達式

lambda x: x + 1
# 函數功能類型于下面的函數
def _(x):
  return x + 1

示例

下面一段代碼的輸出結果是什么:

li = [lambda :x for x in range(10)]
print(li[0]())

其等價形式:

def fn():
  return x 

li = []
for x in range(10):
  li.append(fn)
li[0]() # fn() -> 9,根據變量搜索規則,x在函數中沒有定義,在全局變量中查找

以上這篇淺談python函數之作用域(python3.5)就是小編分享給大家的全部內容了,希望能給大家一個參考,也希望大家多多支持積木網。

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