理解 Python 的 LEGB

FrozenMap 發布于2019-07-24 17:35 / 2910人閱讀

摘要：理解的名字空間的名字空間是一個非常核心的內容。在中提供了一個關鍵字來修改外部嵌套函數的名字空間，但是要使用才有，我等使用的只能眼饞一下。

理解 Python 的 LEGB 名字空間

Python 的名字空間是 Python 一個非常核心的內容。
其他語言中如 C 中，變量名是內存地址的別名，而在 Python 中，名字是一個字符串對象，它與他指向的對象構成一個{name:object}關聯。
Python 由很多名字空間，而 LEGB 則是名字空間的一種查找規則。

作用域

Python 中name-object的關聯存儲在不同的作用域中，各個不同的作用域是相互獨立的。而我們就在不同的作用域中搜索name-object。

舉個栗子，來說明作用域是相互獨立的。


In [11]: i = "G"

In [12]: def test():
            i = "L"
            print i, "in locals"
   ....:

In [13]: test()
        L in locals

In [14]: print i, "in globals"
        G in globals

在上面的栗子中，我們定義了兩次 i，在 test 函數中是 i-L,在外面是 i-G。為什么在 test 函數中，我們 i 指向的是對象 L，而在外面，i 指向的則是 G？這就是 LEGB 的作用。

簡述

簡而言之，LEGB 代表名字查找順序: locals -> enclosing function -> globals -> __builtins__

locals 是函數內的名字空間，包括局部變量和形參

enclosing 外部嵌套函數的名字空間（閉包中常見）

globals 全局變量，函數定義所在模塊的名字空間

builtins 內置模塊的名字空間

所以，在 Python 中檢索一個變量的時候，優先回到 locals 里面來檢索，檢索不到的情況下會檢索 enclosing ，enclosing 沒有則到 globals 全局變量里面檢索，最后是到 builtins 里面來檢索。

當然，因為 builtins 的特殊性，我們可以直接在 builtins 里面添加變量，這樣就可以在任意模塊中訪問變量，不過這種方法太過于{{BANNED}}，不推薦這么做。

locals，globals

函數的形參跟內部變量都存儲在 locals 中。

In [1]: def f(x):
   ...:     a = x
   ...:     print a
   ...:     print locals()
   ...:


In [2]: f("hello")
hello
{"a": "hello", "x": "hello"}

不過在函數內部調用global 聲明的時候，可以將變量存儲在 globals 中

In [6]: def f(x):
   ...:     global a
   ...:     a = x
   ...:     print a
   ...:     print locals()
   ...:

In [7]: f("hello")
hello
{"x": "hello"}

In [8]: print a
hello

In [9]: print x
---------------------------------------------------------------------------
NameError                                 Traceback (most recent call last)
 in ()
----> 1 print x

NameError: name "x" is not defined

如上面栗子中那樣，在函數中聲明 a 為全局變量，則函數 f 的 locals只有參數 x，而沒有變量，而在外部可以使用變量 a，而使用 x 的時候則是NameError

Enclosed

Enclosing 是外部嵌套函數的名字空間。我們經常在閉包中用到。在 Python3中提供了一個 nonlocal關鍵字來修改外部嵌套函數的名字空間，但是要使用 Python3才有，我等使用 Python2的只能眼饞一下。

In [11]: def outer():
   ....:     a_var = "enclosed value"
   ....:     print a_var
   ....:     def inner():
   ....:         a_var = "local value"
   ....:         print(a_var)
   ....:     inner()
   ....:     print a_var
   ....:

In [12]: outer()
enclosed value
local value
enclosed value

下面的栗子簡單示范一下 nonlocal 的用法，實在 Python3下面才可以正常運行的：

In [1]: a_var = "global value"

In [2]: def outer():
   ...:     a_var = "local value"
   ...:     print("outer befor", a_var)
   ...:     def inner():
   ...:         nonlocal a_var
   ...:         a_var = "inner value"
   ...:         print("in inner():", a_var)
   ...:     inner()
   ...:     print("outer inner:", a_var)
   ...:

In [3]: outer()
outer befor local value
in inner(): inner value
outer inner: inner value

In [4]: print(a_var)
global value

builtins

builtins 則是內置模塊，輕易不要修改

In [19]: b
---------------------------------------------------------------------------
NameError                                 Traceback (most recent call last)
 in ()
----> 1 b

NameError: name "b" is not defined

In [20]: __builtins__.b = "builtins"

In [21]: b
Out[21]: "builtins"

上面栗子中在第一次調用b的時候報錯NameError，之后我們修改 builtins 的名字空間，將名字b與值"builtins"進行關聯，就可以正常調用了。這種非常規用法不建議使用。

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