Python 3 学习笔记之——变量作用域、模块和包

摘要：局部变量只能在其被声明的函数内部访问，而全局变量可以在整个程序范围内访问。调用函数时，所有在函数内声明的变量名称都将被加入到作用域中。

Python 中，程序的变量并不是在哪个位置都可以访问的，访问权限决定于这个变量是在哪里赋值的。变量的作用域决定了在哪一部分程序可以访问哪个特定的变量名称。Python 的作用域一共有4种，分别是：

L （Local） 局部作用域

E （Enclosing） 闭包函数外的函数中

G （Global） 全局作用域

B （Built-in） 内建作用域

以 L –> E –> G –>B 的规则查找，即：在局部找不到，便会去局部外的局部找（例如闭包），再找不到就会去全局找，再者去内建中找。

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

def outer():
    o_count = 1  # 闭包函数外的函数中
    def inner():
        i_count = 2  # 局部作用域

Python 中只有模块（module）、类（class）以及函数（def、lambda）才会引入新的作用域，其它的代码块（如 if/elif/else/、try/except、for/while等）是不会引入新的作用域的，也就是说这些语句内定义的变量，外部也可以访问。

定义在函数内部的变量拥有一个局部作用域，定义在函数外的拥有全局作用域。局部变量只能在其被声明的函数内部访问，而全局变量可以在整个程序范围内访问。调用函数时，所有在函数内声明的变量名称都将被加入到作用域中。

total = 0 # 这是一个全局变量

def sum( arg1, arg2 ):
    #返回2个参数的和."
    total = arg1 + arg2 # total在这里是局部变量.
    print ("函数内是局部变量 : ", total)
    return total
 
#调用sum函数
sum( 10, 20 )
print ("函数外是全局变量 : ", total)

当内部作用域想修改外部作用域的变量时，就要用到 global 和 nonlocal 关键字了。

修改全局变量

num = 1
def fun1():
    global num  # 需要使用 global 关键字声明
    print(num) 
    num = 123
    print(num)
fun1()
print(num)

>>>
1
123
123

修改嵌套作用域中的变量

def outer():
    num = 10
    def inner():
        nonlocal num   # nonlocal关键字声明
        num = 100
        print(num)
    inner()
    print(num)
outer()

>>>
100
100

import module_name

当 Python 解释器遇到 import 语句时，会在 Python 的搜索路径中依次去寻找所引入的模块。

搜索路径被存储在 sys 模块中的 path 变量，sys.path 输出是一个列表，其中第一项是空串 ""，代表当前目录，亦即我们执行 Python 解释器的目录（对于脚本的话就是运行的脚本所在的目录）。

因此如果在当前目录下存在与要引入模块同名的文件，就会把要引入的模块屏蔽掉，这也就是我们自己的模块名不能和 Python 标准模块名重名的原因。

一个模块只会被导入一次，不管你执行了多少次 import ，这样可以防止导入模块被一遍又一遍地执行。

from module_name import function_name

Python 的 from 语句让你从模块中导入一个指定的部分到当前命名空间中。

from module_name import *

把一个模块的所有内容全都导入到当前的命名空间。

name 属性

一个模块被另一个程序第一次引入时，其主程序将运行。如果我们想在模块被引入时，模块中的某一程序块不执行，我们可以用 name 属性来使该程序块仅在该模块自身运行时执行。

if __name__ == "__main__":
   print("程序自身在运行")
else:
   print("我来自另一模块")

每个模块都有一个__name__属性，当其值是"__main__"时，表明该模块自身在运行，否则是被引入。

dir() 函数

内置的函数 dir() 可以找到模块内定义的所有名称，以一个字符串列表的形式返回。

包是一种管理 Python 模块命名空间的形式，采用"点模块名称"。比如一个模块的名称是 A.B， 那么他表示一个包 A 中的子模块 B 。

不妨假设你想设计一套统一处理声音文件和数据的模块（或者称之为一个"包"）。

现存很多种不同的音频文件格式（基本上都是通过后缀名区分的，例如： .wav，:file:.aiff，:file:.au，），所以你需要有一组不断增加的模块，用来在不同的格式之间转换。

并且针对这些音频数据，还有很多不同的操作（比如混音，添加回声，增加均衡器功能，创建人造立体声效果），所以你还需要一组怎么也写不完的模块来处理这些操作。

这里给出了一种可能的包结构（在分层的文件系统中）:

注意当使用 from package import item 这种形式的时候，对应的 item 既可以是包里面的子模块（子包），或者包里面定义的其他名称，比如函数，类或者变量。

import 语法会首先把 item 当作一个包定义的名称，如果没找到，再试图按照一个模块去导入。如果还没找到，恭喜，一个:exc:ImportError 异常被抛出了。

反之，如果使用形如 import item.subitem.subsubitem 这种导入形式，除了最后一项，都必须是包，而最后一项则可以是模块或者是包，但是不可以是类，函数或者变量的名字。

from package import 导入语句遵循如下规则：如果包定义文件 init__.py 存在一个叫做 __all 的列表变量，那么在使用 from package import 的时候就把这个列表中的所有名字作为包内容导入。

如果 all 真的没有定义，那么使用 from sound.effects import * 这种语法的时候，就不会导入包 sound.effects 里的任何子模块。他只是把包 sound.effects 和它里面定义的所有内容导入进来（可能运行__init__.py里定义的初始化代码）。

参考资料 菜鸟教程

获取更多精彩，请关注「seniusen」!