Python 命名空间与作用域

摘要

namespace （命名空间）是从名称到对象的映射。现在，大多数命名空间都使用 Python 字典实现，但除非涉及到性能优化，我们一般不会关注这方面的事情，而且将来也可能会改变这种方式。

• 命名空间的例子：
  • 内置名称集合（包括 abs() 函数以及内置异常的名称等）
  • 一个模块的全局名称
  • 一个函数调用中的局部名称
  • ······
• 命名空间是在不同时刻创建的，且拥有不同的生命周期。

一个命名空间的 作用域 是 Python 代码中的一段文本区域，从这个区域可直接访问该命名空间。

总结：命名空间 = 装变量的 " 盒子 "，作用域 = 你能用到这个盒子的 " 范围 "

查找顺序（从内到外）

def outer():
    x = "我是外层函数的变量"  # ← 第2层：闭包作用域（nonlocal）
    
    def inner():
        x = "我是局部变量"   # ← 第1层：最内层（局部）
        print(x)              # 先找这里
    
    inner()

# 第3层：全局（模块级别）
# 第4层：内置（如 len, print）

规则	说明	代码示例
LEGB 查找	Local → Enclosing → Global → Built-in	print(x) 按这个顺序找
赋值即局部	函数内赋值 x = ...，x 就是局部变量	见下方陷阱 ⚠️
global/nonlocal	声明后才可修改外层变量	global x 或 nonlocal x

经典陷阱：UnboundLocalError

x = 10  # 全局

def foo():
    print(x)  # 报错！因为下面有赋值，Python 认定 x 是局部变量
    x = 20    # 赋值让 x 变成局部，但上面已经用了

foo()

解决方法：

def foo():
    global x   # 声明：我要用全局的 x
    print(x)   # ✓ 正常
    x = 20

global 与 nonlocal 的使用

Python 变量声明即赋值，赋值即为局部变量，如果想要在一个作用域内使用外部的变量（外层变量和全局变量），就可以声明为**global/nonlocal**，两者的差别使用一个例子即可观察清楚

def outer():
    x = "outer"
    
    def middle():
        # middle 自己没有 x
        
        def inner():
            nonlocal x      # ← 跳过 middle，直接找到 outer 的 x
            x = "modified"
        
        inner()
        print("middle:", x)  # → "modified"（middle 也能看到变化）
    
    middle()
    print("outer:", x)       # → "modified"

outer()

• nonlocal 会逐层向外查找**，找到最近的外层变量，但是无法跨到全局
• global会从全局变量进行捕获，如果全局变量没有，则会创建新的全局变量

声明	目标	作用	未声明时的行为
(默认)	局部	函数内赋值即创建局部变量	赋值即局部，读取会报错（如果先读后写）
global	全局	强制使用模块级变量	创建新的全局变量（如果不存在）
nonlocal	闭包	强制使用外层函数的变量	逐层向外找最近的定义，跳过无此变量的层