26. 命名空间

news2025/1/13 2:45:55

前言：如果你接触过c/c++/c#/java，那么对于python中的命名空间也是如此，只不过在些许地方存在细微差异，不过倒无伤大雅。

1. 定义

命名空间(Namespace)是从名称到对象的映射，大部分的命名空间都是通过 python 字典来实现的。
命名空间提供了在项目中避免名字冲突的一种方法。各个命名空间之间相互独立，没有任何关系。同一个命名空间中不能有重名的，但不同的命名空间是可以重名而没有任何影响。
实际上命名空间和操作系统中的文件系统的思想是类似的，分而治之。就比如说，一个文件夹(目录)中可以包含多个文件夹，每个文件夹中不能有相同的文件名，但不同文件夹中的文件可以重名。

Notice：同一个命名空间中不能有重名的，该怎么理解？？？

# 我们在全局的命名空间中定义了变量num, 变量赋值num=1后再赋值num=2, 
# 这里实际是新生成一个int值对象2, 再让num指向它，而1被丢弃, 不是改变a的值, 相当于新生成了num.
# 我们通过id()就可以清晰的看出, 两次num的id值确实不同. 
# 先num=1, 再num=2的行为在c/c++中就是变量重定义的行为, 是万万不行的, 但是在python中, 却是合理的.
# 可以这么理解, num一开始指向存储对象1的那块内存空间, 后来它有指向了对象2所指代的那块内存空间.
num =1
print(id(num))
num =2
print(id(num))

print(num)

print('-----------------------')
def test():
    print('Hello')

print(id(test))

def test():
    print('world')
print(id(test))

test()

在这里插入图片描述
[Question]：那这样一来，同一个命名空间中不能有重名的这句话究竟该怎么去理解它，我表示怀疑，此处目前留待查证，后续给出相关解释。

2. 有什么好处

现在的软件项目都是一个团队协作，共同开发，每个人开发不同的功能，生成不同的python模块。因此，很容易出现同名的变量、函数或者类定义。那么有了命名空间，这个问题很容易就解决了。因为，不同的模块有不同的命名空间，命名空间之间是相互独立的。

3. 三种命名空间

python中存在3中命名空间。
3.1 内置命名空间(built-in names)
python 语言内置的名称，比如函数名 abs、char 和异常名称 BaseException、Exception 等等。
(1) python 解释器内置了很多函数, 不需要使用 import 导入即可使用。

# python 程序可以直接使用内置函数max()和abs().
print(max(1,12))
print(abs(-2))

(2) python 提供了一个内置命名空间，用于记录这些内置函数。python 中存在一个特殊的 builtins 模块，它记录了所有的内置函数。

import builtins
print(dir(builtins))  # dir()列出builtins模块中的变量和函数的名称

在这里插入图片描述

3.2 全局命名空间(global names)
模块中定义的名称，记录了模块的变量，包括函数、类、其它导入的模块、模块级的变量和常量。
(1) python 中的内置函数 globals() 返回表示全局命名空间的字典。

# 在全局空间定义类Studnet, 函数test(), 变量s1和s2
class Student:
    def __init__(self, num):
        self.num = num

    def show(self):
        pass


def test():
    pass


s1 = Student(101)
s2 = Student(102)

print(globals())

# 程序输出
# 输出包括了 Student、test、s1和s2, 它们是用户定义的全局函数和变量.
{
	'__name__': '__main__', 
	'__doc__': None, 
	'__package__': None, 
	'__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000001ADFF046D00>, 
	'__spec__': None,
	'__annotations__': {}, 
	'__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, 
	'__file__': 'F:\\编程系列\\Python\\Python\\_01_Essential\\temp.py', 
	'__cached__': None, 
	'Student': <class '__main__.Student'>, 
	'test': <function test at 0x000001ADFF1DA550>, 
	's1': <__main__.Student object at 0x000001ADFF1E2FD0>, 
	's2': <__main__.Student object at 0x000001ADFF1E2F10>
}

3.3 局部命名空间(local names)
函数中定义的名称，记录了函数的变量，包括函数的参数和局部定义的变量。（类中定义的也是）
(1) python 中的内置函数 locals() 返回表示全局命名空间的字典。

# Student类的构造函数中定义两个参数num, name, 以及在test()中定义一个局部变量addr.
# test()中定义2个参数num1, num2, 以及局部变量temp.
# 输出了函数参数和函数中定义的局部变量.
# Notice：locals()不能在全局中打印, 否则无法打印出以下效果.
class Student:
    def __init__(self, num, name):
        self.num = num
        self.name = name
        print(locals())

    def test(self):
        addr = 'SuZhou'
        print(locals())


def test(num1, num2):
    temp = 2
    print(locals())
    return num1 + num2 + temp


test(1, 3)
print('------')
Student(101, 'Zhang').test()

在这里插入图片描述

4. 命名空间的查找顺序

假设我们要使用变量 temp，则 python 的查找顺序为：局部的命名空间 -> 全局命名空间 -> 内置命名空间。
如果找不到变量 temp，它将放弃查找并引发一个 NameError 异常。
(1) 在局部命名空间中，查找变量；
(2) 如果找不到，则在全局命名空间中，查找变量；
(3) 如果找不到，则在内置命名空间中，查找变量；
(4) 如果找不到，则抛出 NameError 异常。

# 示例性代码
tel = 101
name = 'Zhang'

def test(num1, num2):
    temp1 = 12
    temp2 = 24
    # 在此处访问某个变量
    '''
    内置命名空间, 包括: max、min、abs 等内置函数
    全局命名空间, 包括：tel, name, test()
    局部命名空间, 包括：num1, num2, temp1, temp2
    '''
    '''
    如果访问的变量是num1, 则能在局部命名空间中找到; 
    如果访问的变量是tel, 则能在全局命名空间中找到; 
    如果访问的变量是max，则能在内置命名空间中找到; 
    如果访问的变量是 x，在以上三个命名空间中查找不到, 此时抛出异常 NameError.
    '''

test()