Python LEGB规则


本篇总结了Python中的命名空间及LEGB原则


写在前面的话
之所以有这篇总结,是因为在当初学习及使用Python的过程中发现,理解Python的LEGB原则是理解Python命名空间的关键,而理解Python的命名空间又是理解Python中许多语法规定的关键。所以,Python的LEGB原则就成为Python中一个非常核心的内容,因而,也就有了本篇。

OK,下面开始正文
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1. 命名空间

先来一段概要总结:

白话一点讲:命名空间是对变量名的分组划分
不同组的相同名称的变量视为两个独立的变量,因此隶属于不同分组(即命名空间)的变量名可以重复。
命名空间可以存在多个,使用命名空间,表示在该命名空间中查找当前名称。

虽然命名空间是一个跟具体语言无关的概念,但是,不同的语言由于机制不同,因此在表现上还是有差别的。例如下述Python的例子:

x = 10
def foo():
    global x
    x += 1
    print x

在这个例子中,使用函数外部的变量x之前需要使用global关键字。这在C++中是不需要的。
所以,在理解Python的命名空间时,不能C++的规则来套,因为语法规则属于机制的实现。
那么,如何理解Python的命名空间呢?

C语言中,存在命名空间的概念,但是并没有提供对命名空间的支持,因此,在编写C程序的过程中,很容易发生名称碰撞(name collision),而避免这一问题,基本靠程序员自身来完成。为了解决这个问题C++中提供了namespace关键字支持。关于这个话题,可以参考这里。为了不分散话题,就不详细展开了。
根据我的经验,理解Python的命名空间,从变量入手是个不错的选择。
C语言中,变量名是内存地址的别名。但是由于Python一切皆对象,所以在Python中变量名是字符串对象
例如:

>>> a = 10

表示建立字符串对象aNumber对象10之间的对应关系。由于这是一种映射关系,所以,可以使用键-值的形式来表示,即{name : object}
前面已经说过,命名空间是对变量名的分组划分,所以,Python的命名空间就是对许多键-值对的分组划分,即,键值对的集合,因此:

Python的命名空间是一个字典,字典内保存了变量名称与对象之间的映射关系

好了,到这里,终于可以引入本篇的重点LEGB,呼~

2. LEGB

LEGB含义解释:
L-Local(function);函数内的名字空间
E-Enclosing function locals;外部嵌套函数的名字空间(例如closure)
G-Global(module);函数定义所在模块(文件)的名字空间
B-Builtin(Python);Python内置模块的名字空间

前面讲到,Python的命名空间是一个字典,字典内保存了变量名称与对象之间的映射关系,因此,查找变量名就是在命名空间字典中查找键-值对
Python有多个命名空间,因此,需要有规则来规定,按照怎样的顺序来查找命名空间,LEGB就是用来规定命名空间查找顺序的规则

LEGB规定了查找一个名称的顺序为:local-->enclosing function locals-->global-->builtin

举个栗子来说明:

#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8

x = 1 

def foo():
    x = 2 
    def innerfoo():
        x = 3 
        print 'locals ', x
    innerfoo()
    print 'enclosing function locals ', x

foo()
print 'global ', x

运行结果:

locals  3
enclosing function locals  2
global  1

对上例稍加改动

#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8

x = 1 

def foo():
    x = 2 
    def innerfoo():
    #    x = 3                  #此处改动:注释掉
        print 'locals ', x
    innerfoo()
    print 'enclosing function locals ', x

foo()
print 'global ', x

运行结果

locals  2
enclosing function locals  2
global  1

可以发现:当注释掉x = 3以后,函数innerfoo内部查找到的xx = 2

在上述两个例子中,从内到外,依次形成四个命名空间:
def innerfoo()::Local, 即函数内部命名空间;
def foo()::Enclosing function locals;外部嵌套函数的名字空间
module(文件本身):Global(module);函数定义所在模块(文件)的名字空间
Python内置模块的名字空间:Builtin

x = 3 属于函数内部命名空间,当被注释掉之后,函数innerfoo内部通过print x 使用x这个名称时,触发了名称查找动作。
首先在Local命名空间查找,没有找到,然后到Enclosing function locals命名空间查找,查找成功,然后调用。

写在最后
通过上面的分析可以发现,Python在确定一个变量的核心规则是LEGB,只有熟悉LEGB规则,才能清楚在程序执行过程中调用的变量究竟是什么。

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