Python 全局空间和局部空间
一、空间和局部空间
1、命名空间
命名空间的概念的提出是为了划分和控制变量是否可见，以及生存周期的长短；命名空间的作用范围叫做作用域。
划分一块区域保存所有数据，以字典的方式存储（变量与值形成映射关系）。一共三种。
内建命名空间：
解释器启动时创建，直到解释器运行结束，生存周期最长；
全局命名空间：
文件运行时创建，直到解释器运行结束，生存周期较长；
局部命名空间：
数调用时，里面的局部变量才创建，调用结束后即释放，生存周期较短；
创建和销毁顺序
创建顺序：
python解释器启动->创建内建命名空间->创建全局命名空间->创建局部命名空间
销毁顺序：
函数调用结束后->销毁函数对应的局部命名空间数据->销毁全局命名空间数据->销毁内建命名空间数据
2、全局变量和局部变量
什么是全局和局部变量：
局部变量就是在函数内部定义的变量，局部变量所在的就是局部命名空间，作用域仅仅在函数内部可见，也就是说只能在函数内部使用。
# 在函数中创建的变量就是局部变量 def func(): var = '局部变量' # 局部变量不可以在非对应局部环境中使用 print(var) # error, 该变量不存在
全局变量就是在函数外部定义的或者使用??global??在函数内部定义的变量，全局变量所在的命名空间就是全局命名空间，作用域横跨整个文件，就是说在整个文件中的任何一个地方都可以使用全局变量。
# 在全局环境中创建的变量就是全局变量 var = '全局变量' def func(): # 在局部中也可以使用全局变量 print(var) # 全局变量 func()
局部变量最好不要和全局变量同名，如果同名，在局部环境中就无法使用全局变量了。
var = '全局变量' def func(): # 先使用了全局变量 print(var) # error, 找不到该变量 # 然后局部变量和全局变量同名，那么新的局部变量就会在局部空间中覆盖了全局变量的一切影响力，这就叫做局部变量修改了全局变量； # 这样的话导致在局部空间中无法在使用该全局变量，之前在局部空间中使用的该变量就成为了先调用后定义；导致出错。 var = '局部变量' print(var) func() # 但是局部同名变量不会影响到全局变量的值 print(var) # 全局变量
内置函数就是内建命名空间，指的是那些python中自带的、内置的函数。
3、作用域
局部变量作用域：在函数的内部
全局变量作用域：横跨整个文件
4、生命周期
内置变量 -> 全局变量 -> 局部变量
内置变量自python程序运行的时候开始，一直等到python程序结束之后才会释放；
全局变量自创建开始，一直到程序结束或者被清除才会释放；
局部变量字创建开始，一直到局部空间执行结束或者清除就会释放；
5、全局部函数和关键字的使用
函数
globals()
返回所有的全局作用域中的内容。
如果在全局，调用globals之后，获取的是打印之前的所有变量，返回字典，全局空间作用域；
# 定义一些全局变量
a, b, c = 1, 2, 3
# 调用globals函数
res = globals()
# 第一次打印，包含a b c
print(res)
'''
结果：
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000002DBDCA5D198>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py', '__cached__': None, 'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'res': {...}}
'''
# 再定义一些变量
d, e, f = 1, 2, 3
# 第二次打印，包含a b c d e f
print(res)
'''
结果：
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000002DBDCA5D198>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py', '__cached__': None, 'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'res': {...}, 'd': 1, 'e': 2, 'f': 3}
'''
如果在局部，调用globals之后，获取的是调用之前的所用变量，返回字典，全局空间作用域；
# 定义一些全局变量
a, b, c = 1, 2, 3
# 在局部环境中使用globals函数
def func():
res = globals()
print(res)
# 调用函数
func()
'''
结果：不包含 d e f
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000001E7C287D198>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py', '__cached__': None, 'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'func': <function func at 0x000001E7C2772F28>}
'''
# 再定义一些全局变量
d, e, f = 4, 5, 6
# 第二次调用函数
func()
'''
结果：包含 d e f
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000021A3F3DD198>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py', '__cached__': None, 'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'func': <function func at 0x0000021A3F2D2F28>, 'd': 4, 'e': 5, 'f': 6}
'''
globals可以动态创建全局变量
dic = globals()
print(dic) # 返回系统的字典
'''
结果：
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000026F357ED198>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py', '__cached__': None, 'dic': {...}}
'''
# 在全局的字典当中，通过添加键值对，自动创建全局变量，对应的键是变量名，对应的值是变量指向的值
dic['msr123123123'] = '123456'
print(msr123123123) # 123456
# 查看全局内容
print(dic)
'''
结果：
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x00000161D944D198>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test6.py', '__cached__': None, 'dic': {...}, 'msr123123123': '123456'}
'''
locals()
返回当前所在作用域的所有内容。
如果在全局，调用locals之后，获取的是打印之前的所有变量，返回字典，全局空间作用域；
# 定义一些全局变量
a, b, c = 1, 2, 3
# 调用locals函数
res = locals()
# 第一次打印，包含a b c
print(res)
'''
结果：
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000018C82A3D198>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test1.py', '__cached__': None, 'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'res': {...}}
'''
# 再定义一些变量
d, e, f = 1, 2, 3
# 第二次打印，包含a b c d e f
print(res)
'''
结果：
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000018C82A3D198>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:/0-project/python/mymsr/ceshi/test1.py', '__cached__': None, 'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'res': {...}, 'd': 1, 'e': 2, 'f': 3}
'''
如果在局部，调用locals之后，获取的是调用之前的所有变量，返回字典，局部空间作用域；
# 定义一些局部变量
def func():
# 局部变量
aa, bb, cc = 11, 22, 33
# 第一遍调用
res = locals()
# 第一次打印，包含 aa bb cc
print(res) # {'cc': 33, 'bb': 22, 'aa': 11}
# 再定义一些局部变量
dd, ee, ff = 44, 55, 66
# 第二次打印，不包含 dd ee ff
print(res) # {'cc': 33, 'bb': 22, 'aa': 11}
# 调用第二遍
res2 = locals()
# 打印第一次的调用，包含 dd ee ff
print(res) # {'cc': 33, 'bb': 22, 'aa': 11, 'ff': 66, 'ee': 55, 'dd': 44, 'res': {...}}
# 打印第二次的调用，包含 dd ee ff
print(res2) # {'cc': 33, 'bb': 22, 'aa': 11, 'ff': 66, 'ee': 55, 'dd': 44, 'res': {...}}
# 调用函数，返回在函数中的局部变量
func()
关键字
global
在局部环境中创建的变量是局部变量，在全局环境中是不可以使用的。但是使用global定义的变量就是一个全局变量，这个变量可以全局环境中使用。
def func(): var = '局部变量' global glvar glvar = '全局变量' # 一定要执行局部环境哟 func() # 全局环境中 print(var) # error，局部变量不能调用 # 使用global定义的变量是全局变量 print(glvar) # 全局变量
在局部环境中无法修改全局变量的值，使用global可以在局部环境中修改全局变量。
var = '全局变量' def func(): global var var = '局部环境中修改' func() print(var) # 局部环境中修改
6、函数的嵌套
在学习nonlocal之前我们需要先学习一些关于函数嵌套的知识。
内函数和外函数
函数之间是可以互相嵌套的，外层的叫做外函数，内层的叫做内函数。
def outer():
print('我叫outer，是外函数')
def inner():
print('我叫inner，在outer的里面，是内函数')
# 在外函数中执行内函数
inner()
# 执行外函数
outer()
'''
结果：
我叫outer，是外函数
我叫inner，在outer的里面，是内函数
'''
- 内函数不可以直接在外函数外执行调用
- 调用外函数后，内函数也不可以在函数外部调用
- 内函数只可以在外函数的内部调用
- 内函数在外函数内部调用时，有先后顺序，必须先定义在调用，因为python没有预读机制，这个预读机制适用于python中的所有场景。
# 外层是outer，内层是inner，最里层是smaller，调用smaller里的所有代码
def outer():
print('我叫outer，是最外层函数，是inner和smaller的外函数')
def inner():
print('我叫inner，是outer的内函数，是smaller的外函数')
def smaller():
print('我叫smaller，是outer和inner的内函数')
# 先在inner中执行smaller
smaller()
# 然后在outer中执行inner
inner()
# 最后再执行outer才能执行smaller函数
outer()
'''
结果：
我叫outer，是最外层函数，是inner和smaller的外函数
我叫inner，是outer的内函数，是smaller的外函数
我叫smaller，是outer和inner的内函数
'''
我们在多个函数嵌套的时候要注意，不管外函数还是内函数，都是函数，只要是函数中的变量都是局部变量。
内涵可以使用外函数的局部变量，外函数不能直接使用内函数的局部变量。
二、LEGB原则
LEGB原则就是一个就近找变量原则，依据就近原则，从下往上，从里向外，依次寻找。
B————Builtin（Python）：Python内置模块的命名空间 （内建作用域）
G————Global（module）：函数外部所在的命名空间 （全局作用域）
E————Enclosing Function Locals：外部嵌套函数的作用域（嵌套作用域）
L————Local（Function）：当前函数内的作用域 （局部作用域）
nonlocal
现在我们正式学习nonlocal关键字，nonlocal的作用是修改当前局部环境中上一层的局部变量。那么我们根据这个作用便知道了nonlocal的使用环境至少是一个二级的嵌套环境，且外层的局部环境中必须存在一个局部变量。
def outer(): # 定义变量 lvar = 'outer var' def inner(): # 内函数使用nonlocal修改上一层的局部变量 nonlocal lvar lvar = 'inner var' # 执行inner函数 inner() print(lvar) outer() # inner var
假如上一层的局部环境中没有这个变量怎么办，那么就根据LEGB原则向上寻找。
def outer(): # 定义变量 lvar = 'outer var' def inner(): def smaller(): # smaller中修改变量，但是inner中没有，就向上寻找修改outer中的变量 nonlocal lvar lvar = 'smaller var' # 执行 smaller函数 smaller() # 执行inner函数 inner() print(lvar) # 执行outer函数 outer()
如果层层寻找，直到最外层的函数中也没有这个变量，那么就会报错，因为nonlocal只会修改局部变量，如果超出范围，就会报错。
var = 1 # 变量在最外层的函数之外，也就是全局变量，nonlocal无法修改 def outer(): def inner(): def smaller(): nonlocal var # error，没有局部变量 var = 2 print(var) smaller() inner() outer()
三、总结
全局变量和局部变量
局部环境中可以调用全局变量，但是不能修改（但是如果全局变量是可变数据则可以修改其中的值）
全局环境中不能调用局部变量 也不能修改
函数
global()
（在函数内部使用，可以对全局变量进行操作）
- 1、可以在局部环境中定义全局变量
- 2、可以在局部环境中修改全局变量
nonlocal()
（在内函数中使用，可以在内函数中修改外函数中的局部变量）
关键字:
locals
1、locals获取当前作用域当中所有的变量
如果在全局调用locals之后，获取的是打印之前的所有变量，返回字典，全局作用域
如果在局部调用loclas之后，获取的是调用之前的所有变量，返回字典，局部作用域
globals
2、globals只获取全局空间中的所有变量
如果在全局调用globals之后，获取的是打印之前的所用变量，返回字典，全局作用域
如果在局部调用globals之后，获取的是调用之前的所用变量，返回字典，全局作用域
