Python函数——命名空间与闭包

前言

执行以下代码

def my_test():
    x = 1
    y = x+1

print(x)

》》
Traceback (most recent call last):
  File "C:/Users/jingjing/PycharmProjects/py3Project/路飞/第二模块/函数练习/斐波那契.py", line 36, in <module>
    print(x)
NameError: name 'x' is not defined

x在函数里面定义了，为什么会报错？

python解释器如何执行

"""
从python解释器开始执行之后，就在内存中开辟了一个空间

每当遇到一个变量的时候，就把变量名和值之间的对应关系记录下来。

但是当遇到函数定义的时候解释器只是象征性的将函数名读入内存，表示知道这个函数的存在了，至于函数内部的变量和逻辑解释器根本不关心。

等执行到函数调用的时候，python解释器会再开辟一块内存来存储这个函数里的内容，这个时候，才关注函数里面有哪些变量，而函数中的变量会存储在新开辟出来的内存中。函数中的变量只能在函数的内部使用，并且会随着函数执行完毕，这块内存中的所有内容也会被清空。
"""

结论：“存放变量与值的关系”的空间——叫做命名空间

代码在运行伊始，创建的存储“变量名与值的关系”的空间叫做全局命名空间，在函数的运行中开辟的临时的空间叫做局部命名空间

命名空间与作用域

命名空间的本质：存放变量与值的绑定关系

• 　  全局命名空间：创建的存储“变量名与值的关系”的空间叫做全局命名空间
• 　  局部命名空间：在函数的运行中开辟的临时的空间叫做局部命名空间
• 　内置命名空间：内置命名空间中存放了python解释器为我们提供的名字：input,print,str,list,tuple...它们都是我们熟悉的，拿过来就可以用的方法。

三种命名空间之间的加载与取值顺序：

加载顺序：内置命名空间(程序运行前加载)->全局命名空间(程序运行中：从上到下加载)->局部命名空间(程序运行中：调用时才加载)

使用：全局不能使用局部的，局部的可以使用全局的。
　　

作用域

作用域就是作用范围，按照生效范围可以分为全局作用域和局部作用域。

全局作用域：包含内置名称空间、全局名称空间，在整个文件的任意位置都能被引用、全局有效

局部作用域：局部名称空间，只能在局部范围内生效

globals方法：查看全局作用域的名字【print(globals())】

locals方法：查看局部作用域的名字【print(locals())】

def func():
    a = 12
    b = 20
    print(locals())
    print(globals())

func()

global关键字,在函数内部修改全局变量的值（在多人协作开发时慎用）

a = 10
print('原始值',a)
def func():
    global a
    a = 20
    print('函数修改值', a)

func()
print('最终值',a)

"""
原始值 10
函数修改值 20
最终值 20  全局变量被修改
"""

a = 10
print('原始值',a)
def func():
    a = 20
    print('函数修改值', a)

func()
print('最终值',a)

"""
原始值 10
函数修改值 20
最终值 10 全局变量没有修改
"""

nonlocal关键字：在嵌套函数中，让内部函数中的变量在上一层函数中生效，外部必须有变量定义

a = 1
print('原始值',a)
def f1():
    a = 2
    print('进入f1内的打印', a)
    def f2():
        a = 5
        def f3():
            nonlocal a  # 修改局部的（当用nonlocal时），global a  修改全局的
            a = 100
            print('f3内的打印',a)
        f3()
        print('离开f2内的打印', a)  # nonlocal修改的值只对上一层函数(存在变量a被修改)的范围内有影响 ，此处只对f2有效
    f2()
    print('离开f1内的打印', a)
f1()
print('最终值', a)  # nonlocal修改的值不影响全局的值

"""
原始值 1
进入f1内的打印 2
f3内的打印 100
离开f2内的打印 100
离开f1内的打印 2
最终值 1
"""

a = 1
print('原始值',a)
def f1():
    a = 2
    print('进入f1内的打印', a)
    def f2():
        # a = 5  取消修改，nonlocal会对f1有影响
        def f3():
            nonlocal a  # 修改局部的（当用nonlocal时），global a  修改全局的
            a = 100
            print('f3内的打印',a)
        f3()
        print('离开f2内的打印', a)  # nonlocal修改的值只对上一层函数(存在变量a被修改)的范围内有影响，此处对f2和f1有效，因为a在f1中被修改，在f2中没有变化
    f2()
    print('离开f1内的打印', a)
f1()
print('最终值', a)  # nonlocal修改的值不影响全局的值

"""
原始值 1
进入f1内的打印 2
f3内的打印 100
离开f2内的打印 100
离开f1内的打印 100
最终值 1

"""

函数作用域查找顺序

LEGB 代表名字查找顺序: locals -> enclosing function -> globals -> __builtins__

• locals 是函数内的名字空间，包括局部变量和形参
• enclosing 外部嵌套函数的名字空间
• globals 全局变量，函数定义所在模块的名字空间
• builtins 内置模块的名字空间

level = 'L0'
n = 22
def func():
    level = 'L1'
    n = 33
    print(locals())

    def outer():
        n = 44
        level = 'L2'
        print(locals(), n)

        def inner():
            level = 'L3'
            print(locals(),n)  # 此外打印的n是多少？
        inner()
    outer()

"""
问题：在inner()里的打印的n的值是多少？44 取邻近函数outer中n=44
{'n': 33, 'level': 'L1'}
{'level': 'L2', 'n': 44} 44
{'level': 'L3', 'n': 44} 44
"""
func()

闭包

函数名的本质：就是函数的内存地址

def func():
    print('func')
a = func
print(a)
"""
<function func at 0x0000000002357B70> # a指向了函数的内存地址
"""

函数名可以作为函数的返回值

def func():
    print("func")
    def func2():
        print('func2')
        return '返回func2'
    return func2   # 函数名作为返回值

func2 = func()  # 返回func2地址
print(func2)
print(func2())
"""
func
<function func.<locals>.func2 at 0x0000000002567840>
func2
返回func2
"""

闭包的定义：内部函数包含对外部作用域而非全局作用域变量的引用，该内部函数称为闭包函数

# 闭包的常用形式：
def func():
    name = 'eva'
    def inner():
        """闭包函数"""
        print(name)
    print(inner.__closure__)  # 输出的__closure__有cell元素 ：是闭包函数
    return inner

f = func()
f()
"""
(<cell at 0x0000000000510C48: str object at 0x0000000002558B90>,)
eva
"""

判断闭包函数的方法：__closure__

#输出的__closure__有cell元素 ：是闭包函数
def func():
    name = 'eva'
    def inner():
        print(name)
    print(inner.__closure__)
    return inner

f = func()
f()

#输出的__closure__为None ：不是闭包函数，因为name为全局变量
name = 'egon'
def func2():
    def inner():
        print(name)
    print(inner.__closure__)
    return inner

f2 = func2()
f2()

闭包获取网络应用

from urllib.request import urlopen

def outer():
    url = "http://www.xiaohua100.cn/index.html"
    def inner():
        return urlopen(url).read()
    return inner

a = outer()
content = a()
print(content)

总结

作用域：小范围的可以用大范围的，但是大范围的不能用小范围的
范围从大到小（图）

如果在小范围内，如果要用一个变量，是当前这个小范围有的，就用自己的
如果在小范围内没有，就用上一级的，上一级没有的，就用上上级的，以此类推
如果都没有，报错

函数作用域查找顺序：

LEGB 代表名字查找顺序: locals -> enclosing function -> globals -> builtins

函数名的本质：

　　就是一个变量，保存了函数所在的内存地址

闭包：

　　内部函数包含对外部作用域而非全局作用域名字的引用，该内部函数称为闭包函数