Python中的名称空间与作用域规则

描述：
名称空间（Namespace）是Python中存储变量名称和对应对象映射关系的系统，作用域（Scope）则决定了代码中名称的可见性范围。理解名称空间和作用域对于掌握变量查找、避免命名冲突至关重要。

详细讲解：

1. 名称空间的类型
Python中有四种名称空间，按生命周期排序：

• 内置名称空间（Built-in）：包含Python内置函数和异常（如print()、len），在解释器启动时创建，永不销毁
• 全局名称空间（Global）：在模块加载时创建，存储模块级别的变量、函数和类
• 封闭名称空间（Enclosing）：在嵌套函数的外层函数中创建，用于闭包场景
• 局部名称空间（Local）：在函数调用时创建，存储函数内部的变量，函数返回时销毁

2. 作用域规则（LEGB规则）
当访问一个名称时，Python按以下顺序查找：

• Local：当前函数内部
• Enclosing：外层函数作用域（针对嵌套函数）
• Global：模块全局作用域
• Built-in：Python内置作用域

3. 具体示例分析

示例1：基础作用域查找

x = "global"  # 全局作用域

def test():
    y = "local"  # 局部作用域
    print(y)     # 找到局部变量y
    print(x)     # 局部没有 → 找到全局变量x
    print(len)   # 局部、全局都没有 → 找到内置函数len

test()

示例2：嵌套函数的作用域

def outer():
    z = "enclosing"  # 封闭作用域
    
    def inner():
        w = "local"  # 局部作用域
        print(w)      # 找到局部变量w
        print(z)      # 局部没有 → 找到封闭变量z
        
    inner()

outer()

4. 名称遮蔽与global/nonlocal关键字

问题场景：

count = 0  # 全局变量

def increment():
    count = count + 1  # 错误！局部变量count在赋值前被引用

increment()

解决方案1：global关键字

count = 0

def increment():
    global count      # 声明使用全局变量
    count = count + 1  # 现在可以修改全局变量

increment()
print(count)  # 输出: 1

解决方案2：nonlocal关键字（用于嵌套函数）

def counter():
    num = 0
    
    def increment():
        nonlocal num  # 声明使用封闭作用域变量
        num += 1
        return num
        
    return increment

c = counter()
print(c())  # 输出: 1
print(c())  # 输出: 2

5. 名称空间的查看方法

使用内置函数查看名称空间：

# 查看全局名称空间
print(globals())

# 查看局部名称空间
def example():
    x = 10
    print(locals())  # 输出: {'x': 10}

example()

6. 重要注意事项

• 赋值操作默认在局部作用域创建新变量
• 读取操作遵循LEGB规则向上查找
• global用于修改全局变量，nonlocal用于修改封闭作用域变量
• 模块导入会创建新的全局名称空间
• 类定义会创建独立的名称空间，不遵循LEGB规则

理解名称空间和作用域有助于编写更清晰、更少错误的代码，特别是在处理大型项目时的变量命名和模块组织。