1.命名空間

先看看官方文檔的一段話：

命名空間(Namespace)是從名稱到對象的映射，大部分的命名空間都是通過 Python 字典來實現的。

命名空間提供了在項目中避免名字沖突的一種方法。各個命名空間是獨立的，沒有任何關系的，所以一個命名空間中不能有重名，但不同的命名空間是可以重名而沒有任何影響。

我們舉一個計算機系統中的例子，一個文件夾(目錄)中可以包含多個文件夾，每個文件夾中不能有相同的文件名，但不同文件夾中的文件可以重名。

一般有三種命名空間：

1. 內置名稱（built-in names）， Python 語言內置的名稱，比如函數名 abs、char 和異常名稱 BaseException、Exception 等等。
2. 全局名稱（global names），模塊中定義的名稱，記錄了模塊的變量，包括函數、類、其它導入的模塊、模塊級的變量和常量。
3. 局部名稱（local names），函數中定義的名稱，記錄了函數的變量，包括函數的參數和局部定義的變量。（類中定義的也是）

命名空間查找順序:

假設我們要使用變量 lizexiong，則 Python 的查找順序為：局部的命名空間去 -> 全局命名空間 -> 內置命名空間。

如果找不到變量 lizexiong，它將放棄查找并引發一個 NameError 異常:

NameError: name 'lizexiong' is not defined。

命名空間的生命周期：

命名空間的生命周期取決于對象的作用域，如果對象執行完成，則該命名空間的生命周期就結束。

因此，我們無法從外部命名空間訪問內部命名空間的對象。

# var1 是全局名稱
var1 = 5
def some_func():
    # var2 是局部名稱
    var2 = 6
    def some_inner_func():
        # var3 是內嵌的局部名稱
        var3 = 7

如下圖所示，相同的對象名稱可以存在于多個命名空間中。

2.作用域

作用域就是一個 Python 程序可以直接訪問命名空間的正文區域。

在一個 python 程序中，直接訪問一個變量，會從內到外依次訪問所有的作用域直到找到，否則會報未定義的錯誤。

Python 中，程序的變量并不是在哪個位置都可以訪問的，訪問權限決定于這個變量是在哪里賦值的。

變量的作用域決定了在哪一部分程序可以訪問哪個特定的變量名稱。Python 的作用域一共有4種，分別是：

有四種作用域：

• L（Local）：最內層，包含局部變量，比如一個函數/方法內部。
• E（Enclosing）：包含了非局部(non-local)也非全局(non-global)的變量。比如兩個嵌套函數，一個函數（或類） A 里面又包含了一個函數 B ，那么對于 B 中的名稱來說 A 中的作用域就為 nonlocal。
• G（Global）：當前腳本的最外層，比如當前模塊的全局變量。
• B（Built-in）： 包含了內建的變量/關鍵字等，最后被搜索。

規則順序： L –> E –> G –> B。

在局部找不到，便會去局部外的局部找（例如閉包），再找不到就會去全局找，再者去內置中找。

g_count = 0  # 全局作用域
def outer():
    o_count = 1  # 閉包函數外的函數中
    def inner():
        i_count = 2  # 局部作用域

內置作用域是通過一個名為 builtin 的標準模塊來實現的，但是這個變量名自身并沒有放入內置作用域內，所以必須導入這個文件才能夠使用它。在Python3.0中，可以使用以下的代碼來查看到底預定義了哪些變量:

>>> import builtins
>>> dir(builtins)

Python 中只有模塊（module），類（class）以及函數（def、lambda）才會引入新的作用域，其它的代碼塊（如 if/elif/else/、try/except、for/while等）是不會引入新的作用域的，也就是說這些語句內定義的變量，外部也可以訪問，如下代碼：

>>> if True:
...  msg = 'I am from Lizexiong'
... 
>>> msg
'I am from Lizexiong'
>>>

實例中 msg 變量定義在 if 語句塊中，但外部還是可以訪問的。

如果將 msg 定義在函數中，則它就是局部變量，外部不能訪問：

>>> def test():
...     msg_inner = 'I am from Lizexiong'
... 
>>> msg_inner
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'msg_inner' is not defined
>>>

從報錯的信息上看，說明了 msg_inner 未定義，無法使用，因為它是局部變量，只有在函數內可以使用。

全局變量和局部變量

定義在函數內部的變量擁有一個局部作用域，定義在函數外的擁有全局作用域。

局部變量只能在其被聲明的函數內部訪問，而全局變量可以在整個程序范圍內訪問。調用函數時，所有在函數內聲明的變量名稱都將被加入到作用域中。

如下實例：

total = 0 # 這是一個全局變量
# 可寫函數說明
def sum( arg1, arg2 ):
    #返回2個參數的和."
    total = arg1 + arg2 # total在這里是局部變量.
    print ("函數內是局部變量 : ", total)
    return total
#調用sum函數
sum( 10, 20 )
print ("函數外是全局變量 : ", total)

以上實例輸出結果：
函數內是局部變量 : ?30
函數外是全局變量 : ?0

global 和 nonlocal關鍵字

當內部作用域想修改外部作用域的變量時，就要用到 global 和 nonlocal 關鍵字了。

以下實例修改全局變量 num：

num = 1
def fun1():
    global num  # 需要使用 global 關鍵字聲明
    print(num) 
    num = 123
    print(num)
fun1()
print(num)

以上實例輸出結果：
1
123
123

如果要修改嵌套作用域（enclosing 作用域，外層非全局作用域）中的變量則需要 nonlocal 關鍵字了，如下實例：

def outer():
    num = 10
    def inner():
        nonlocal num   # nonlocal關鍵字聲明
        num = 100
        print(num)
    inner()
    print(num)
outer()

以上實例輸出結果：

100
100

另外有一種特殊情況，假設下面這段代碼被運行：

'''
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''' 
a = 10
def test():
    a = a + 1
    print(a)
test()
以上程序執行，報錯信息如下：
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 7, in <module>
    test()
  File "test.py", line 5, in test
    a = a + 1
UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

錯誤信息為局部作用域引用錯誤，因為 test 函數中的 a 使用的是局部，未定義，無法修改。

修改 a 為全局變量：

a = 10
def test():
    global a
    a = a + 1
    print(a)
test()

執行輸出結果為：
11

也可以通過函數參數傳遞：

a = 10
def test(a):
    a = a + 1
    print(a)
test(a)

執行輸出結果為：
11