Python中的全局空間和局部空間怎么定義和使用

這篇“Python中的全局空間和局部空間怎么定義和使用”文章的知識點大部分人都不太理解，所以小編給大家總結了以下內容，內容詳細，步驟清晰，具有一定的借鑒價值，希望大家閱讀完這篇文章能有所收獲，下面我們一起來看看這篇“Python中的全局空間和局部空間怎么定義和使用”文章吧。

一、空間和局部空間

1、命名空間

命名空間的概念的提出是為了劃分和控制變量是否可見，以及生存周期的長短；命名空間的作用范圍叫做作用域。
劃分一塊區域保存所有數據，以字典的方式存儲（變量與值形成映射關系）。一共三種。

內建命名空間：
解釋器啟動時創建，直到解釋器運行結束，生存周期最長；
全局命名空間：
文件運行時創建，直到解釋器運行結束，生存周期較長；
局部命名空間：
數調用時，里面的局部變量才創建，調用結束后即釋放，生存周期較短；
創建和銷毀順序
創建順序：
python解釋器啟動->創建內建命名空間->創建全局命名空間->創建局部命名空間
銷毀順序：
函數調用結束后->銷毀函數對應的局部命名空間數據->銷毀全局命名空間數據->銷毀內建命名空間數據

2、全局變量和局部變量

什么是全局和局部變量：

局部變量就是在函數內部定義的變量，局部變量所在的就是局部命名空間，作用域僅僅在函數內部可見，也就是說只能在函數內部使用。

# 在函數中創建的變量就是局部變量
def func():
   var = '局部變量'

# 局部變量不可以在非對應局部環境中使用
print(var)  # error, 該變量不存在

全局變量就是在函數外部定義的或者使用global在函數內部定義的變量，全局變量所在的命名空間就是全局命名空間，作用域橫跨整個文件，就是說在整個文件中的任何一個地方都可以使用全局變量。

# 在全局環境中創建的變量就是全局變量
var = '全局變量'

def func():
    # 在局部中也可以使用全局變量
    print(var)  # 全局變量

func()

局部變量最好不要和全局變量同名，如果同名，在局部環境中就無法使用全局變量了。

var = '全局變量'

def func():
    # 先使用了全局變量
    print(var)  # error, 找不到該變量
        # 然后局部變量和全局變量同名，那么新的局部變量就會在局部空間中覆蓋了全局變量的一切影響力，這就叫做局部變量修改了全局變量；
    # 這樣的話導致在局部空間中無法在使用該全局變量，之前在局部空間中使用的該變量就成為了先調用后定義；導致出錯。
    var = '局部變量'
    print(var)

func()

# 但是局部同名變量不會影響到全局變量的值
print(var)  # 全局變量

內置函數就是內建命名空間，指的是那些python中自帶的、內置的函數。

3、作用域

局部變量作用域：在函數的內部
全局變量作用域：橫跨整個文件

4、生命周期

內置變量 -> 全局變量 -> 局部變量
內置變量自python程序運行的時候開始，一直等到python程序結束之后才會釋放；
全局變量自創建開始，一直到程序結束或者被清除才會釋放；
局部變量字創建開始，一直到局部空間執行結束或者清除就會釋放；

5、全局部函數和關鍵字的使用

函數

globals()

返回所有的全局作用域中的內容。
如果在全局，調用globals之后，獲取的是打印之前的所有變量，返回字典，全局空間作用域；

# 定義一些全局變量
a, b, c = 1, 2, 3

# 調用globals函數
res = globals()

# 第一次打印，包含a b c
print(res)
'''
結果：
{'__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': {...}}
'''


# 再定義一些變量
d, e, f = 1, 2, 3

# 第二次打印，包含a b c d e f
print(res)
'''
結果：
{'__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，調用globals之后，獲取的是調用之前的所用變量，返回字典，全局空間作用域；

# 定義一些全局變量
a, b, c = 1, 2, 3


# 在局部環境中使用globals函數
def func():
    res = globals()
    print(res)


# 調用函數
func()
'''
結果：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>}
'''


# 再定義一些全局變量
d, e, f = 4, 5, 6

# 第二次調用函數
func()
'''
結果：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可以動態創建全局變量

dic = globals()

print(dic)  # 返回系統的字典
'''
結果：
{'__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': {...}}
'''


# 在全局的字典當中，通過添加鍵值對，自動創建全局變量，對應的鍵是變量名，對應的值是變量指向的值
dic['msr123123123'] = '123456'

print(msr123123123) # 123456

# 查看全局內容
print(dic)
'''
結果：
{'__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()

返回當前所在作用域的所有內容。
如果在全局，調用locals之后，獲取的是打印之前的所有變量，返回字典，全局空間作用域；

# 定義一些全局變量
a, b, c = 1, 2, 3

# 調用locals函數
res = locals()

# 第一次打印，包含a b c
print(res)
'''
結果：
{'__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': {...}}
'''


# 再定義一些變量
d, e, f = 1, 2, 3

# 第二次打印，包含a b c d e f
print(res)
'''
結果：
{'__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，調用locals之后，獲取的是調用之前的所有變量，返回字典，局部空間作用域；

# 定義一些局部變量
def func():
   # 局部變量
   aa, bb, cc = 11, 22, 33

   # 第一遍調用
   res = locals()

   # 第一次打印，包含 aa bb cc
   print(res)  # {'cc': 33, 'bb': 22, 'aa': 11}

   # 再定義一些局部變量
   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}

   # 調用第二遍
   res2 = locals()

   # 打印第一次的調用，包含 dd ee ff
   print(res)  # {'cc': 33, 'bb': 22, 'aa': 11, 'ff': 66, 'ee': 55, 'dd': 44, 'res': {...}}
   
   # 打印第二次的調用，包含 dd ee ff
   print(res2) # {'cc': 33, 'bb': 22, 'aa': 11, 'ff': 66, 'ee': 55, 'dd': 44, 'res': {...}}

# 調用函數，返回在函數中的局部變量
func()

關鍵字

global

在局部環境中創建的變量是局部變量，在全局環境中是不可以使用的。但是使用global定義的變量就是一個全局變量，這個變量可以全局環境中使用。

def func():
    var = '局部變量'

    global glvar
    glvar = '全局變量'

# 一定要執行局部環境喲
func()

# 全局環境中
print(var)  # error，局部變量不能調用
# 使用global定義的變量是全局變量
print(glvar)    # 全局變量

在局部環境中無法修改全局變量的值，使用global可以在局部環境中修改全局變量。

var = '全局變量'

def func():
    global var
    var = '局部環境中修改'

func()

print(var)  # 局部環境中修改

6、函數的嵌套

在學習nonlocal之前我們需要先學習一些關于函數嵌套的知識。

內函數和外函數

函數之間是可以互相嵌套的，外層的叫做外函數，內層的叫做內函數。

def outer():
    print('我叫outer，是外函數')

    def inner():
        print('我叫inner，在outer的里面，是內函數')

    # 在外函數中執行內函數
    inner()


# 執行外函數
outer()

'''
結果：
我叫outer，是外函數
我叫inner，在outer的里面，是內函數
'''

• 內函數不可以直接在外函數外執行調用

• 調用外函數后，內函數也不可以在函數外部調用

• 內函數只可以在外函數的內部調用

• 內函數在外函數內部調用時，有先后順序，必須先定義在調用，因為python沒有預讀機制，這個預讀機制適用于python中的所有場景。

# 外層是outer，內層是inner，最里層是smaller，調用smaller里的所有代碼
def outer():
    print('我叫outer，是最外層函數，是inner和smaller的外函數')

    def inner():
        print('我叫inner，是outer的內函數，是smaller的外函數')

        def smaller():
            print('我叫smaller，是outer和inner的內函數')

        # 先在inner中執行smaller
        smaller()

    # 然后在outer中執行inner
    inner()

# 最后再執行outer才能執行smaller函數
outer()

'''
結果：
我叫outer，是最外層函數，是inner和smaller的外函數
我叫inner，是outer的內函數，是smaller的外函數
我叫smaller，是outer和inner的內函數
'''

我們在多個函數嵌套的時候要注意，不管外函數還是內函數，都是函數，只要是函數中的變量都是局部變量。
內涵可以使用外函數的局部變量，外函數不能直接使用內函數的局部變量。

二、LEGB原則

LEGB原則就是一個就近找變量原則，依據就近原則，從下往上，從里向外，依次尋找。

B————Builtin（Python）：Python內置模塊的命名空間    （內建作用域）
G————Global（module）：函數外部所在的命名空間        （全局作用域）
E————Enclosing Function Locals：外部嵌套函數的作用域（嵌套作用域）
L————Local（Function）：當前函數內的作用域           （局部作用域）

nonlocal

現在我們正式學習nonlocal關鍵字，nonlocal的作用是修改當前局部環境中上一層的局部變量。那么我們根據這個作用便知道了nonlocal的使用環境至少是一個二級的嵌套環境，且外層的局部環境中必須存在一個局部變量。

def outer():
    # 定義變量
    lvar = 'outer var'

    def inner():
        # 內函數使用nonlocal修改上一層的局部變量
        nonlocal lvar
        lvar = 'inner var'

    # 執行inner函數
    inner()
    print(lvar)

outer() # inner var

假如上一層的局部環境中沒有這個變量怎么辦，那么就根據LEGB原則向上尋找。

def outer():
    # 定義變量
    lvar = 'outer var'

    def inner():
        
        def smaller():
            
            # smaller中修改變量，但是inner中沒有，就向上尋找修改outer中的變量
            nonlocal lvar
            lvar = 'smaller var'

        # 執行 smaller函數
        smaller()

    # 執行inner函數
    inner()
    print(lvar)

# 執行outer函數
outer()

如果層層尋找，直到最外層的函數中也沒有這個變量，那么就會報錯，因為nonlocal只會修改局部變量，如果超出范圍，就會報錯。

var = 1  # 變量在最外層的函數之外，也就是全局變量，nonlocal無法修改

def outer():

   def inner():

      def smaller():

         nonlocal var    # error，沒有局部變量
         var = 2
         print(var)

      smaller()

   inner()

outer()

三、總結

全局變量和局部變量

局部環境中可以調用全局變量，但是不能修改（但是如果全局變量是可變數據則可以修改其中的值）
全局環境中不能調用局部變量 也不能修改

函數
global()
（在函數內部使用，可以對全局變量進行操作）

• 1、可以在局部環境中定義全局變量

• 2、可以在局部環境中修改全局變量

nonlocal()
（在內函數中使用，可以在內函數中修改外函數中的局部變量）

關鍵字:

locals
1、locals獲取當前作用域當中所有的變量
如果在全局調用locals之后，獲取的是打印之前的所有變量，返回字典，全局作用域
如果在局部調用loclas之后，獲取的是調用之前的所有變量，返回字典，局部作用域

globals
2、globals只獲取全局空間中的所有變量
如果在全局調用globals之后，獲取的是打印之前的所用變量，返回字典，全局作用域
如果在局部調用globals之后，獲取的是調用之前的所用變量，返回字典，全局作用域

以上就是關于“Python中的全局空間和局部空間怎么定義和使用”這篇文章的內容，相信大家都有了一定的了解，希望小編分享的內容對大家有幫助，若想了解更多相關的知識內容，請關注億速云行業資訊頻道。