Python 3 學習筆記之——變量作用域、模塊和包


1. 變量作用域

  • Python 中,程序的變量並不是在哪個位置都可以訪問的,訪問權限決定於這個變量是在哪里賦值的。變量的作用域決定了在哪一部分程序可以訪問哪個特定的變量名稱。Python 的作用域一共有4種,分別是:

    • L (Local) 局部作用域
    • E (Enclosing) 閉包函數外的函數中
    • G (Global) 全局作用域
    • B (Built-in) 內建作用域
  • 以 L –> E –> G –>B 的規則查找,即:在局部找不到,便會去局部外的局部找(例如閉包),再找不到就會去全局找,再者去內建中找。

x = int(2.9)  # 內建作用域
 
g_count = 0  # 全局作用域

def outer():
    o_count = 1  # 閉包函數外的函數中
    def inner():
        i_count = 2  # 局部作用域
  • Python 中只有模塊(module)、類(class)以及函數(def、lambda)才會引入新的作用域,其它的代碼塊(如 if/elif/else/、try/except、for/while等)是不會引入新的作用域的,也就是說這些語句內定義的變量,外部也可以訪問。

2. 全局變量和局部變量

  • 定義在函數內部的變量擁有一個局部作用域,定義在函數外的擁有全局作用域。局部變量只能在其被聲明的函數內部訪問,而全局變量可以在整個程序范圍內訪問。調用函數時,所有在函數內聲明的變量名稱都將被加入到作用域中。
total = 0 # 這是一個全局變量

def sum( arg1, arg2 ):
    #返回2個參數的和."
    total = arg1 + arg2 # total在這里是局部變量.
    print ("函數內是局部變量 : ", total)
    return total
 
#調用sum函數
sum( 10, 20 )
print ("函數外是全局變量 : ", total)
  • 當內部作用域想修改外部作用域的變量時,就要用到 global 和 nonlocal 關鍵字了。
  • 修改全局變量
num = 1
def fun1():
    global num  # 需要使用 global 關鍵字聲明
    print(num) 
    num = 123
    print(num)
fun1()
print(num)

>>>
1
123
123
  • 修改嵌套作用域中的變量
def outer():
    num = 10
    def inner():
        nonlocal num   # nonlocal關鍵字聲明
        num = 100
        print(num)
    inner()
    print(num)
outer()

>>>
100
100

3. 模塊

import module_name

  • 當 Python 解釋器遇到 import 語句時,會在 Python 的搜索路徑中依次去尋找所引入的模塊。
  • 搜索路徑被存儲在 sys 模塊中的 path 變量,sys.path 輸出是一個列表,其中第一項是空串 '',代表當前目錄,亦即我們執行 Python 解釋器的目錄(對於腳本的話就是運行的腳本所在的目錄)。
  • 因此如果在當前目錄下存在與要引入模塊同名的文件,就會把要引入的模塊屏蔽掉,這也就是我們自己的模塊名不能和 Python 標准模塊名重名的原因。
  • 一個模塊只會被導入一次,不管你執行了多少次 import ,這樣可以防止導入模塊被一遍又一遍地執行。

from module_name import function_name

  • Python 的 from 語句讓你從模塊中導入一個指定的部分到當前命名空間中。

from module_name import *

  • 把一個模塊的所有內容全都導入到當前的命名空間。

name 屬性

  • 一個模塊被另一個程序第一次引入時,其主程序將運行。如果我們想在模塊被引入時,模塊中的某一程序塊不執行,我們可以用 name 屬性來使該程序塊僅在該模塊自身運行時執行。
if __name__ == '__main__':
   print('程序自身在運行')
else:
   print('我來自另一模塊')
  • 每個模塊都有一個__name__屬性,當其值是'main'時,表明該模塊自身在運行,否則是被引入。

dir() 函數

  • 內置的函數 dir() 可以找到模塊內定義的所有名稱,以一個字符串列表的形式返回。

4. 包

  • 包是一種管理 Python 模塊命名空間的形式,采用"點模塊名稱"。比如一個模塊的名稱是 A.B, 那么他表示一個包 A 中的子模塊 B 。

  • 不妨假設你想設計一套統一處理聲音文件和數據的模塊(或者稱之為一個"包")。

  • 現存很多種不同的音頻文件格式(基本上都是通過后綴名區分的,例如: .wav,:file:.aiff,:file:.au,),所以你需要有一組不斷增加的模塊,用來在不同的格式之間轉換。

  • 並且針對這些音頻數據,還有很多不同的操作(比如混音,添加回聲,增加均衡器功能,創建人造立體聲效果),所以你還需要一組怎么也寫不完的模塊來處理這些操作。

  • 這里給出了一種可能的包結構(在分層的文件系統中):

  • 注意當使用 from package import item 這種形式的時候,對應的 item 既可以是包里面的子模塊(子包),或者包里面定義的其他名稱,比如函數,類或者變量

  • import 語法會首先把 item 當作一個包定義的名稱,如果沒找到,再試圖按照一個模塊去導入。如果還沒找到,恭喜,一個:exc:ImportError 異常被拋出了。

  • 反之,如果使用形如 import item.subitem.subsubitem 這種導入形式,除了最后一項,都必須是包,而最后一項則可以是模塊或者是包,但是不可以是類,函數或者變量的名字。

  • from package import * 導入語句遵循如下規則:如果包定義文件 init.py 存在一個叫做 all 的列表變量,那么在使用 from package import * 的時候就把這個列表中的所有名字作為包內容導入。

  • 如果 all 真的沒有定義,那么使用 from sound.effects import * 這種語法的時候,就不會導入包 sound.effects 里的任何子模塊。他只是把包 sound.effects 和它里面定義的所有內容導入進來(可能運行__init__.py里定義的初始化代碼)。

參考資料 菜鳥教程

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