Python Namespace

发表于 | 分类于

如果缺少对 python 的 namespace 概念，在用 python 类的时候会对其对象属性值变化产生疑惑。

先看如下一段代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
class T:
    a = 1

    def __init__(self):
        self.b = 2

    @classmethod
    def cls_foo(cls, num):
        cls.a = num
        cls.b = num

        
if __name__ == '__main__':
    obj1 = T()
    obj2 = T()
    print (obj1.a, obj1.b), (obj2.a, obj2.b)  # (1, 2), (1, 2)
    obj1.a = 11
    obj1.b = 22
    print (obj1.a, obj1.b), (obj2.a, obj2.b)  # (11, 22), (1, 2)
    obj1.cls_foo(33)
    print (obj1.a, obj1.b), (obj2.a, obj2.b)  # (11, 22), (33, 2)

上面代码的输出结果中，最后的 obj2.a 和 obj2.a 不同，且 obj1 和 obj2 也不同。这正是涉及了 python 的 namespace

Namespace

概念

namespace 是对于变量而言的，任何标量都属于一个 namespace ，而 namespace 有层级划分，主要分为 4 级，分别为

  1. local namespace ，即对变量而言最近的一个闭包（可以将一个层 def 缩进 视为一个 namespace）
  2. enclosing function，python 中可以在函数内定义函数，假设函数 foo 内定义了函数 bar ，而函数 bar 内有变量 spam，则 foo 的范围就变量 spam 的 enclosing function （可以理解为变量所在 def 缩进层 的上级 def 缩进层）
  3. global namespace ，一个模块就是一个global namespace
  4. builtin，指的是 python 解释器的整个运行环境，函数 abs 就属于该 namespace

变量搜索

解释器运行一个python 语句 ( 含有变量的语句，如 spam = 1 ) 时，会在 namespace 中根据变量名 ( spam ) 搜索指定变量进行操作。搜索顺序为 local -> enclosing function -> global -> builtin 。变量在 namespace 中逐级所搜，当查找到后就不再搜索下一个 namespace ，若所有 namespace 都查找不到则会丢出异常。

变量访问

根据变量的搜索过程可知道，在一个 namespace 中操作的标量不一定是属于该 namespace 的（即不是在该 namespace 中定义的），而是属于上级 namespace 的。这就引入了对变量访问操作时候的权限概念。

  1. 一个 namespace 对所有定义在该namespace 的变量具有读写权限
  2. 一个 namespace 对在其上级 namespace 内定义的变量具有只读权限
  3. 一个 namespace 对其上级 namespace 定义的变量进行写入操作的时候会在本 namespace 内创建同名变量并进行写入操作（即创建同名副本进行读写）

这几条中的所谓的 “写操作” 对变量名进行写，变量名可视为 C++ 里的指针，对变量名进行写操作即修改变量名所指向的地址（即赋值操作）。

根据第三条概念，就会有以下现象

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
a = 1

def write_a():
    a = 2

def get_a():
    return a

if __name__ == '__main__':
    print get_a()  # 1
    write_a()
    print get_a()  # 1

在 write_a 中对 a 进行写操作，解释器会在 write_a 这个 namespace 内创建同名的 a 变量，而 get_a 这个函数则始终搜索到的是其上级 namespace 的 a 。

但是在python 中是不存在 “私有” 这个概念的，即以上三条的所谓的读写规则不是绝对的

“Private” instance variables that cannot be accessed except from inside an object don’t exist in Python.

可以使用 global 和 nonlocal 语句对上级 namespace 的变量名进行写操作。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
a = 1

def write_a():
    a = 2

def get_a():
    return a

def write_global_a():
    global a
    a = 3

if __name__ == '__main__':
    print get_a()  # 1
    write_a()
    print get_a()  # 1
    write_global_a()
    print get_a()  # 3

参考： 9. Classes — Python 3.7.2 documentation

0%