好的，各位听众朋友们，欢迎来到今天的“Python魔法课堂”，我是你们的老朋友——代码界的吟游诗人。今天我们要聊聊Python世界里一个既神秘又重要的概念：命名空间（Namespaces）和作用域（Scopes）。
如果你觉得这俩词听起来像是什么玄幻小说里的咒语，别担心，今天我就用最通俗易懂的方式，把它们扒个精光，让它们在你面前变得像邻家小妹一样亲切。准备好了吗？让我们一起走进Python的魔法世界！
第一幕：命名空间——名字们的“户口登记处”
想象一下，你住在一个小区里，每个人都有自己的名字。但是，如果小区里有两个人都叫“张伟”，那快递小哥送快递的时候岂不是要崩溃？为了解决这个问题，小区就需要一个“户口登记处”，用来区分不同的“张伟”。
在Python的世界里，这个“户口登记处”就是命名空间（Namespace）。它是一个字典（没错，就是Python里的字典！），用来存储变量名和它们对应的值之间的关系。
简单来说，命名空间就是一个名字到对象的映射。 变量名就像是人的名字，对象就像是人本身。
举个例子：
x = 10
y = "hello"当我们执行这两行代码时，Python会在当前的命名空间中创建两个条目：
x: 对应的值是10y: 对应的值是"hello"
就好像户口登记处登记了两个居民：“张伟”住在1栋101，“李丽”住在2栋202。
命名空间的种类
Python里有几种不同类型的命名空间，它们就像是小区里不同的“户口登记处”，分别负责管理不同区域的居民：
- 内置命名空间（Built-in Namespace）： 这是Python自带的“户口登记处”，里面住着Python自带的函数和常量，比如
print()、len()、True、False等等。这个命名空间在Python解释器启动时就创建了，一直存在，直到解释器关闭。你可以把它想象成小区里的“老住户”，一直都在。 - 全局命名空间（Global Namespace）： 这是你写的代码文件（也就是模块）的“户口登记处”。当你在这个文件里定义变量、函数或类时，它们的名字就会被登记到这个命名空间里。这个命名空间在模块被导入时创建，在解释器关闭时销毁。你可以把它想象成小区里的一栋楼，只有住在这栋楼里的居民才能在这里登记。
- 局部命名空间（Local Namespace）： 这是函数或方法的“户口登记处”。当你在一个函数或方法里定义变量时，它们的名字就会被登记到这个命名空间里。这个命名空间在函数或方法被调用时创建，在函数或方法执行完毕后销毁。你可以把它想象成小区里的一间房子，只有住在这间房子里的人才能在这里登记。
用表格来总结一下：
| 命名空间类型 | 创建时间 | 销毁时间 | 作用范围 |
|---|---|---|---|
| 内置命名空间 | 解释器启动时 | 解释器关闭时 | 所有模块 |
| 全局命名空间 | 模块导入时 | 解释器关闭时 | 定义该命名空间的模块 |
| 局部命名空间 | 函数/方法调用时 | 函数/方法执行完毕后 | 定义该命名空间的函数/方法 |
第二幕：作用域——名字们的“活动范围”
有了“户口登记处”，我们还需要规定每个人可以在哪些地方“活动”。比如，住在1栋101的“张伟”可以在小区里自由活动，但是不能随便跑到别人家里去。
在Python的世界里，这个“活动范围”就是作用域（Scope）。它决定了在代码的哪个部分可以访问一个特定的名字（变量、函数、类等等）。
简单来说，作用域决定了你在哪里可以看到一个名字。
Python的作用域规则遵循一个叫做 LEGB 的原则：
- L (Local)： 局部作用域。指的是函数或方法的局部命名空间。
- E (Enclosing function locals)： 闭包函数外的函数中。指的是包含当前函数的外部函数的局部命名空间。
- G (Global)： 全局作用域。指的是模块的全局命名空间。
- B (Built-in)： 内置作用域。指的是Python的内置命名空间。
当你在代码中使用一个名字时，Python会按照LEGB的顺序依次查找这个名字，直到找到为止。如果找不到，就会抛出一个 NameError 异常，告诉你这个名字没有定义。
举个例子：
x = 10 # 全局变量
def my_function():
x = 5 # 局部变量
print(x) # 输出 5
my_function()
print(x) # 输出 10在这个例子中，我们定义了一个全局变量 x 和一个局部变量 x。在 my_function 函数内部，我们访问的是局部变量 x，所以输出的是 5。在函数外部，我们访问的是全局变量 x，所以输出的是 10。
你可以把作用域想象成一个“望远镜”，你只能看到特定范围内的东西。在 my_function 函数内部，你只能通过“望远镜”看到局部变量 x，而看不到全局变量 x。
第三幕：作用域的“魔法”——global 和 nonlocal
有时候，我们想要在函数内部修改全局变量或外部函数的局部变量，这时候就需要用到 global 和 nonlocal 关键字了。
-
global关键字： 它可以让你在函数内部访问和修改全局变量。x = 10 def my_function(): global x x = 5 print(x) # 输出 5 my_function() print(x) # 输出 5在这个例子中，我们使用
global x声明x是一个全局变量。这样，在my_function函数内部修改x实际上就是修改全局变量x。你可以把
global关键字想象成一个“传送门”，它可以让你从函数内部直接传送到全局命名空间，修改里面的变量。 -
nonlocal关键字： 它可以让你在嵌套函数内部访问和修改外部函数的局部变量。def outer_function(): x = 10 def inner_function(): nonlocal x x = 5 print(x) # 输出 5 inner_function() print(x) # 输出 5 outer_function()在这个例子中，我们使用
nonlocal x声明x是一个外部函数的局部变量。这样，在inner_function函数内部修改x实际上就是修改outer_function函数的局部变量x。你可以把
nonlocal关键字想象成一个“秘密通道”，它可以让你从嵌套函数内部偷偷溜到外部函数的局部命名空间，修改里面的变量。
温馨提示： 滥用 global 和 nonlocal 可能会导致代码难以理解和维护，所以请谨慎使用。就像魔法一样，用得好可以创造奇迹，用不好可能会适得其反。
第四幕：实战演练——命名空间和作用域的“爱恨情仇”
理论讲了这么多，现在我们来做一些实战演练，看看命名空间和作用域在实际代码中是如何工作的。
例子1：
def my_function(x):
y = x * 2
return y
result = my_function(5)
print(result) # 输出 10在这个例子中，x 和 y 都是 my_function 函数的局部变量，它们只在函数内部有效。result 是全局变量，它在整个模块中都有效。
例子2：
x = 10
def my_function():
print(x) # 输出 10
my_function()在这个例子中，x 是全局变量。在 my_function 函数内部，我们没有定义局部变量 x，所以Python会按照LEGB的顺序查找，找到全局变量 x，并输出它的值。
例子3：
def my_function():
x = 5
def inner_function():
print(x) # 输出 5
inner_function()
my_function()在这个例子中，x 是 my_function 函数的局部变量。在 inner_function 函数内部，我们没有定义局部变量 x，所以Python会按照LEGB的顺序查找，找到外部函数 my_function 的局部变量 x，并输出它的值。
第五幕：总结与升华——掌握魔法，成为Python大师
恭喜各位，经过今天的学习，相信你们已经对Python的命名空间和作用域有了更深入的理解。
让我们再来回顾一下今天的重点：
- 命名空间 是一个名字到对象的映射，就像是“户口登记处”。
- 作用域 决定了在代码的哪个部分可以访问一个特定的名字，就像是“活动范围”。
- Python的作用域规则遵循 LEGB 原则。
global关键字可以让你在函数内部访问和修改全局变量。nonlocal关键字可以让你在嵌套函数内部访问和修改外部函数的局部变量。
掌握了命名空间和作用域，你就掌握了Python代码组织的精髓，可以写出更清晰、更健壮的代码。就像一个魔法师掌握了咒语的奥秘，可以创造出更强大的魔法。
希望今天的课程对你有所帮助。记住，编程就像生活，充满了挑战和乐趣。不断学习，不断实践，你也可以成为Python的魔法大师！ 🧙♂️✨
感谢大家的聆听，我们下次再见！ 👋