Python 命名空间与作用域详解

命名空间基础

命名空间是 Python 中用于存储变量的容器。每个 Python 程序文件、函数或类都有其独立的命名空间，用于管理其中的变量。命名空间防止不同区域中的同名变量发生冲突。

作用域概念

作用域定义了变量在代码中的可见性和可访问性。Python 中的作用域遵循一定的层级结构，决定了变量在不同区域的可用性。

LEGB 规则详解

Python 使用 LEGB 规则确定变量的查找顺序。

Local 作用域包含当前函数内的变量。在函数执行时创建，函数执行完毕后销毁。

def calculate_sum():
    number = 100  # Local作用域
    return number + 50

Enclosing 作用域是闭包中外层函数的作用域。

def outer_function():
    message = "Hello"  # Enclosing作用域
    def inner_function():
        print(message)  # 访问Enclosing作用域的变量
    inner_function()

Global 作用域是模块级别的作用域，在整个文件中都可访问。

global_variable = 500  # Global作用域

def access_global():
    print(global_variable)  # 访问Global作用域的变量

Built-in 作用域包含 Python 的内置函数和变量。

def demonstrate_builtin():
    result = len("Python")  # len是Built-in作用域的函数
    print(result)

实际应用示例

total = 0  # Global作用域

def calculate_price():
    base_price = 100  # Local作用域

    def add_tax():
        tax_rate = 0.1  # Local作用域(相对于add_tax)
        return base_price + (base_price * tax_rate)  # 访问Enclosing作用域的base_price

    return add_tax()

final_price = calculate_price()
print(final_price)  # 输出110.0

变量作用域修改

global 关键字用于在函数内部修改全局变量。

counter = 0

def update_counter():
    global counter
    counter += 1

nonlocal 关键字用于修改外层函数的变量。

def outer():
    count = 0

    def inner():
        nonlocal count
        count += 1
        return count

    return inner()

作用域陷阱

UnboundLocalError 是常见的作用域相关错误。

value = 100

def modify_value():
    print(value)  # 错误代码
    value = 200  # Python会认为value是局部变量

正确的做法应该是。

value = 100

def modify_value():
    global value
    print(value)  # 正确代码
    value = 200

最佳实践建议

函数应减少对全局变量的依赖，通过参数传递和返回值进行数据交换。

def good_practice(input_value):
    result = input_value * 2
    return result

def bad_practice():
    global some_variable
    some_variable *= 2

在闭包中谨慎使用可变对象，避免意外的副作用。

def create_counter():
    count = 0
    def increment():
        nonlocal count
        count += 1
        return count
    return increment