Python入门：Python3 命名空间和作用域全面学习教程

Python入门：Python3 命名空间和作用域全面学习教程，本文详细解析了Python3的命名空间与作用域。命名空间是从名称到对象的映射，分内置、全局、局部三类，可避免名字冲突，查找顺序为局部→全局→内置，生命周期与对象作用域一致。作用域是程序可直接访问命名空间的区域，有局部、嵌套、全局、内置四种，遵循LEGB查找规则，且仅模块、类、函数会引入新作用域。文章还介绍了全局变量与局部变量的定义、区别，以及使用global和nonlocal关键字修改对应变量的方法，帮助读者理解变量管理，写出更健壮的代码。

前言

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🌐 前篇文章咱们讲解了 Python入门：Python3 面向对象全面学习教程 ，如果忘记了，可以去重温一下，不停的重复敲击基础代码，有助于让你更加熟练掌握一门语言。今天咱们学习 Python3 命名空间和作用域全面学习教程，下面开始吧！

在Python编程中，命名空间和作用域是两个核心概念，它们决定了变量的可访问性和生命周期。理解这两个概念，能帮助我们写出更清晰、更不易出错的代码。本文将从定义到实战，全面解析Python3的命名空间与作用域。

一、命名空间：变量的"归属地"

1. 什么是命名空间？

官方文档对命名空间的定义是：

A namespace is a mapping from names to objects. Most namespaces are currently implemented as Python dictionaries.

简单来说，命名空间就是一个"名字-对象"的映射表，大多数情况下通过字典实现。它的核心作用是避免名字冲突——不同命名空间中可以有相同的变量名，且互不影响。

可以用文件系统类比：一个文件夹（目录）中不能有同名文件，但不同文件夹中的文件可以重名，命名空间就相当于这样的"文件夹"。

2. 命名空间的三种类型

Python中主要有三类命名空间，分别对应不同的作用范围：

• 内置名称（built-in names）
  Python语言自带的名称，比如内置函数abs()、len()，以及异常类BaseException、Exception等。这些名称在Python启动时就已加载，全局可见。

• 全局名称（global names）
  模块（.py文件）中定义的名称，包括函数、类、导入的模块、模块级变量和常量等。全局命名空间在模块加载时创建，直到模块被卸载时销毁。

• 局部名称（local names）
  函数或类中定义的名称，包括函数参数、局部变量等。局部命名空间在函数/类被调用时创建，执行结束后销毁。

3. 命名空间的查找顺序

当使用一个变量时，Python会按以下顺序查找对应的命名空间：
局部命名空间 → 全局命名空间 → 内置命名空间

如果在所有命名空间中都找不到该变量，就会抛出NameError异常，例如：

print(xcLeigh)  # 报错：NameError: name 'xcLeigh' is not defined

4. 命名空间的生命周期

命名空间的生命周期与它所关联的对象一致：

• 内置命名空间：从Python启动到退出，全程存在。
• 全局命名空间：从模块加载到卸载，持续存在。
• 局部命名空间：从函数/类调用开始，到执行结束后销毁。

注意：外部命名空间无法访问内部命名空间的对象。例如，函数外不能直接访问函数内定义的局部变量。

实例演示：命名空间的层级

# var1 属于全局命名空间
var1 = 5
def some_func():
    # var2 属于 some_func 的局部命名空间
    var2 = 6
    def some_inner_func():
        # var3 属于 some_inner_func 的局部命名空间
        var3 = 7

在这个例子中，var1、var2、var3分别属于不同层级的命名空间，即使名称相同也不会冲突。

二、作用域：变量的"可见范围"

1. 什么是作用域？

官方定义：

A scope is a textual region of a Python program where a namespace is directly accessible.

简单说，作用域是程序中可以直接访问某个命名空间的区域。当访问一个变量时，Python会从内到外依次搜索所有作用域，直到找到变量或报错。

2. 四种作用域与LEGB规则

Python中存在4种作用域，按查找顺序（从内到外）可总结为LEGB规则：

作用域	英文	说明
局部作用域	Local（L）	函数/方法内部定义的变量，仅在当前函数内有效
嵌套作用域	Enclosing（E）	外层函数（非全局）中定义的变量，对嵌套的内层函数可见
全局作用域	Global（G）	模块级定义的变量，在整个模块中可见
内置作用域	Built-in（B）	Python内置的名称，全局可见

查找顺序：当访问变量时，Python会先在局部作用域（L）中查找，若未找到则到嵌套作用域（E），再到全局作用域（G），最后到内置作用域（B）。

3. 作用域的特殊规则

Python中，只有模块（module）、类（class）、函数（def/lambda） 会创建新的作用域，其他代码块（如if/else、for/while、try/except）不会创建新作用域。

例如，在if语句中定义的变量，外部可以访问：

if True:
    msg = "Hello"
print(msg)  # 输出：Hello（msg在全局作用域中）

而在函数中定义的变量，外部无法访问（属于局部作用域）：

def test():
    msg_inner = "World"
print(msg_inner)  # 报错：NameError: name 'msg_inner' is not defined

实例演示：作用域层级

g_count = 0  # 全局作用域（G）

def outer():
    o_count = 1  # 嵌套作用域（E，对inner可见）
    def inner():
        i_count = 2  # 局部作用域（L）

在inner函数中访问变量时，顺序为：i_count（L）→ o_count（E）→ g_count（G）→ 内置名称（B）。

三、全局变量与局部变量

1. 定义与区别

• 全局变量：在函数外部定义，作用域为整个模块，所有函数均可访问（除非被局部变量覆盖）。
• 局部变量：在函数内部定义，作用域仅限于当前函数，函数外部无法访问。

实例1：全局变量的访问

x = 10  # 全局变量
def my_function():
    print(x)  # 可以访问全局变量

my_function()  # 输出：10

实例2：局部变量的访问限制

def my_function():
    x = 5  # 局部变量
    print(x)  # 访问局部变量

my_function()  # 输出：5
print(x)  # 报错：NameError: name 'x' is not defined

注意：当局部变量与全局变量同名时，函数内部会优先使用局部变量（局部作用域优先级更高）。

2. 修改全局/嵌套变量：global与nonlocal关键字

默认情况下，函数内部无法修改全局变量或嵌套作用域中的变量，需通过关键字声明。

（1）用global修改全局变量

若要在函数内部修改全局变量，需用global声明：

num = 1
def fun1():
    global num  # 声明num为全局变量
    num = 123   # 修改全局变量
    print(num)

fun1()      # 输出：123
print(num)  # 输出：123（全局变量已被修改）

（2）用nonlocal修改嵌套变量

若要在嵌套函数中修改外层函数的变量（非全局），需用nonlocal声明：

def outer():
    num = 10
    def inner():
        nonlocal num  # 声明num为嵌套作用域变量
        num = 100     # 修改外层函数的变量
        print(num)
    inner()
    print(num)  # 外层函数的num已被修改

outer()
# 输出：
# 100
# 100

3. 常见错误：局部变量未定义

若在函数中既想使用全局变量，又未用global声明，会导致错误：

a = 10
def test():
    a = a + 1  # 错误：试图修改未声明的全局变量
    print(a)

test()  # 报错：UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

解决方法：

1. 用global声明全局变量；
2. 通过函数参数传递变量（推荐，避免全局变量滥用）。

四、总结

1. 命名空间是变量的"归属地"，避免同名冲突，分为内置、全局、局部三类；
2. 作用域是变量的"可见范围"，遵循LEGB规则（局部→嵌套→全局→内置）；
3. 全局变量在函数外定义，可在整个模块访问；局部变量在函数内定义，仅在函数内有效；
4. 用global修改全局变量，用nonlocal修改嵌套作用域变量。

掌握命名空间与作用域，能帮助我们更好地管理变量，减少代码冲突，写出更健壮的Python程序。

💡下一篇咱们学习 Python3 虚拟环境的创建全面学习教程！

附录：扩展学习资源

1. 官方资源：
   • Python官网：https://www.python.org
   • PyPI：https://pypi.org（查找第三方库）
   • 安装包等相关文件（另附带pycharm工具），网盘下载地址：https://pan.quark.cn/s/649af731037c
   • 学习资料视频和文档资源，网盘下载地址： https://pan.quark.cn/s/ee16901a8954
2. 本专栏特色资源：
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