解讀Python編程中的命名空間與作用域

變量是擁有匹配對象的名字（標識符）。命名空間是一個包含了變量名稱們（鍵）和它們各自相應的對象們（值）的字典。
一個Python表達式可以訪問局部命名空間和全局命名空間里的變量。如果一個局部變量和一個全局變量重名，則局部變量會覆蓋全局變量。
每個函數都有自己的命名空間。類的方法的作用域規則和通常函數的一樣。
Python會智能地猜測一個變量是局部的還是全局的，它假設任何在函數內賦值的變量都是局部的。
因此，如果要給全局變量在一個函數里賦值，必須使用global語句。
global VarName的表達式會告訴Python， VarName是一個全局變量，這樣Python就不會在局部命名空間里尋找這個變量了。

命名空間的定義
Python命名空間是名稱到對象的映射，這就像是字典，鍵名是變量名，值是變量的值。比如：    
>>> x = 3
>>> globals()
{'__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__name__': '__main__', '__doc__': None, 'x': 3, '__package__': None}

可以看到變量x，3以字典的形式存放在globals空間內。以之對應的名字空間還有：locals()。 
>>> locals()
{'__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__name__': '__main__', '__doc__': None, 'x': 3, '__package__': None}

實際上，你可以通過向名字添加鍵名和值：
    
>>> globals()['y'] = 5
>>> y
5

上圖左側是內置命名空間，右側是不同的模塊，有各自的全局命名空間，全局命名空間內定義函數就會有局部命名空間。

命名空間的種類
Python中有三種命名空間：

a) 局部，函數內的命名空間就是局部的；
b) 全局，模塊內的命名空間就是全局的；

c) 內置，包括異常類型、內建函數和特殊方法，可以代碼中任意地方調用；
下面討論關于名字空間的搜索順序，先來看張圖：

命名空間的可見性（作用域）
a) 內置命名空間在代碼所有位置都是可見的，所以可以隨時被調用；

b) 全局命名空間和局部命名空間中， 如果有同名變量，在全局命名空間處，局部命名空間內的同名變量是不可見的；

c) 在局部命名空間處，全局命名空間的同名變量是不可見的（只有變量不同名的情況下，可使用 global關鍵字讓其可見）。

知道了可見性，下面說變量的查找順序就要清楚多了。

命名空間的查找順序
a) 如果在函數內調用一個變量，先在函數內（局部命名空間）查找，如果找到則停止查找。否則在函數外部（全局命名空間）查找，如果還是沒找到，則查找內置命名空間。如果以上三個命名都未找到，則拋出NameError 的異常錯誤。
b) 如果在函數外調用一個變量，則在函數外查找（全局命名空間，局部命名空間此時不可見），如果找到則停止查找，否則到內置命名空間中查找。如果兩者都找不到，則拋出異常。只有當局部命名空間內，使用global 關鍵字聲明了一個變量時，查找順序則是 a) 的查找順序。

為了幫助理解，來舉個例子，我們在全局命名空間里定義一個變量money。我們再在函數內給變量money賦值，然后Python會假定money是一個局部變量。然而，我們并沒有在訪問前聲明一個局部變量money，結果就是會出現一個UnboundLocalError的錯誤。取消global語句的注釋就能解決這個問題。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
Money = 2000
def AddMoney():
  # 想改正代碼就取消以下注釋:
  # global Money
  Money = Money + 1
 
print Money
AddMoney()
print Money

dir()函數
dir()函數一個排好序的字符串列表，內容是一個模塊里定義過的名字。
返回的列表容納了在一個模塊里定義的所有模塊，變量和函數。如下一個簡單的實例：    
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
# 導入內置math模塊
import math
 
content = dir(math)
 
print content;

以上實例輸出結果：    
['__doc__', '__file__', '__name__', 'acos', 'asin', 'atan',
'atan2', 'ceil', 'cos', 'cosh', 'degrees', 'e', 'exp',
'fabs', 'floor', 'fmod', 'frexp', 'hypot', 'ldexp', 'log',
'log10', 'modf', 'pi', 'pow', 'radians', 'sin', 'sinh',
'sqrt', 'tan', 'tanh']

在這里，特殊字符串變量__name__指向模塊的名字，__file__指向該模塊的導入文件名。

globals()和locals()函數

    根據調用地方的不同，globals()和locals()函數可被用來返回全局和局部命名空間里的名字。
    如果在函數內部調用locals()，返回的是所有能在該函數里訪問的命名。
    如果在函數內部調用globals()，返回的是所有在該函數里能訪問的全局名字。
    兩個函數的返回類型都是字典。所以名字們能用keys()函數摘取。

reload()函數
當一個模塊被導入到一個腳本，模塊頂層部分的代碼只會被執行一次。
因此，如果你想重新執行模塊里頂層部分的代碼，可以用reload()函數。該函數會重新導入之前導入過的模塊。語法如下：    
reload(module_name)
在這里，module_name要直接放模塊的名字，而不是一個字符串形式。比如想重載hello模塊，如下：    
reload(hello)