Python3 命名空間和作用域
命名空間
先看看官方文檔的一段話：
A namespace is a mapping from names to objects.Most namespaces are currently implemented as Python dictionaries。
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。
命名空間提供了在專案中避免名字衝突的一種方法。各個命名空間是獨立的，沒有任何關係的，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。
我們舉一個電腦系統中的例子，一個檔夾(目錄)中可以包含多個檔夾，每個檔夾中不能有相同的檔案名，但不同檔夾中的檔可以重名。
一般有三種命名空間：
- 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。
- 全局名稱（global names），模組中定義的名稱，記錄了模組的變數，包括函數、類、其他導入的模組、模組級的變數和常量。
- 局部名稱（local names），函數中定義的名稱，記錄了函數的變數，包括函數的參數和局部定義的變數。（類中定義的也是）
命名空間查找順序:
假設我們要使用變數 zaixian，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。
如果找不到變數 zaixian，它將放棄查找並引發一個 NameError 異常:
NameError: name 'zaixian' is not defined。
命名空間的生命週期：
命名空間的生命週期取決於對象的作用域，如果對象執行完成，則該命名空間的生命週期就結束。
因此，我們無法從外部命名空間訪問內部命名空間的對象。
實例
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於多個命名空間中。
作用域
A scope is a textual region of a Python program where a namespace is directly accessible. "Directly accessible" here means that an unqualified reference to a name attempts to find the name in the namespace.
作用域就是一個 Python 程式可以直接訪問命名空間的正文區域。
在一個 python 程式中，直接訪問一個變數，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，程式的變數並不是在哪個位置都可以訪問的，訪問許可權決定於這個變數是在哪里賦值的。
變數的作用域決定了在哪一部分程式可以訪問哪個特定的變數名稱。Python的作用域一共有4種，分別是：
有四種作用域：
- L（Local）：最內層，包含局部變數，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)的變數。比如兩個嵌套函數，一個函數（或類） A 裏面又包含了一個函數 B ，那麼對於 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，比如當前模組的全局變數。
- B（Built-in）： 包含了內建的變數/關鍵字等。，最後被搜索
規則順序： L –> E –> G –>gt; 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 的標準模組來實現的，但是這個變數名自身並沒有放入內置作用域內，所以必須導入這個檔才能夠使用它。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數:
>>> import builtins >>> dir(builtins)
Python 中只有模組（module），類（class）以及函數（def、lambda）才會引入新的作用域，其他的代碼塊（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數，外部也可以訪問，如下代碼：
>>> if True: ... msg = 'I am from zaixian' ... >>> msg 'I am from zaixian' >>>
實例中 msg 變數定義在 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，則它就是局部變數，外部不能訪問：
>>> def test(): ... msg_inner = 'I am from zaixian' ... >>> msg_inner Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> NameError: name 'msg_inner' is not defined >>>
從報錯的資訊上看，說明了 msg_inner 未定義，無法使用，因為它是局部變數，只有在函數內可以使用。
全局變數和局部變數
定義在函數內部的變數擁有一個局部作用域，定義在函數外的擁有全局作用域。
局部變數只能在其被聲明的函數內部訪問，而全局變數可以在整個程式範圍內訪問。調用函數時，所有在函數內聲明的變數名稱都將被加入到作用域中。如下實例：
實例(Python 3.0+)
以上實例輸出結果：
函數內是局部變數 : 30 函數外是全局變數 : 0
global 和 nonlocal關鍵字
當內部作用域想修改外部作用域的變數時，就要用到global和nonlocal關鍵字了。
以下實例修改全局變數 num：
實例(Python 3.0+)
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）中的變數則需要 nonlocal 關鍵字了，如下實例：
實例(Python 3.0+)
以上實例輸出結果：
100 100
另外有一種特殊情況，假設下麵這段代碼被運行：
實例(Python 3.0+)
以上程式執行，報錯資訊如下：
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
錯誤資訊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 為全局變數，通過函數參數傳遞，可以正常執行輸出結果為：
實例(Python 3.0+)
執行輸出結果為：