[ python ] 函数进阶

命名空间

从 python 解释器开始执行之后，就在内存中开辟了一个空间，每当遇到一个变量的时候，就把变量名和值之间的对应关系记录下来。但是当遇到函数定义的时候解释器只是象征性的将函数名读入内存，表示知道这个函数的存在了，至于函数内部的变量和逻辑解释器根本不关心。等执行到函数调用的时候，python解释器会再开辟一块内存来存储这个函数里的内容，这个时候，才关注函数里面有哪些变量，而函数中的变量会存储在新开辟出来的内存中。

函数中的变量只能在函数的内部使用，并且会随着函数执行完毕，这块内存中的所有内容也会被清空。

我们给这个‘存放名字与值的关系’的空间起了一个名字————叫做命名空间

代码在运行伊始，创建的存储‘变量名与值的关系’的空间叫做全局命名空间，在函数的运行中开辟的临时的空间叫做局部命名空间。

命名空间的本质：存放名字与值的绑定关系

命名空间有三种：
   内置命名空间
       内置命名空间中存放了python解释器为我们提供的名字：input,print,str,list,tuple...它们都是我们熟悉的，拿过来就可以用的方法。
   全局命名空间
       在python文件中，顶头命名的变量名字，都包含在全局命名空间中
   局部命名空间
       函数和类中的都在局部命名空间中，且每个局部命名空间是相互独立的

三种命名空间之间的加载与取值顺序：
   加载顺序：内置命名空间(程序运行前加载)->全局命名空间(程序运行中：从上到下加载)->局部命名空间(程序运行中：调用时才加载)
   取值：
       在局部调用：局部命名空间->全局命名空间->内置命名空间。必须遵守从内向外找，直到内置空间中如果也没有，则报错；

作用域

作用域就是作用范围，按照生效范围可以分为全局作用域和局部作用域。

全局作用域：包含内置名称空间、全局名称空间，在整个文件的任意位置都能被引用、全局有效

局部作用域：局部名称空间，只能在局部范围内生效

globals 和 locals 使用方法

print(globals())    # 打印全局命名空间中的变量
print(locals())        # 在全局中打印全局命名空间中的变量，在局部打印局部命名空间中的变量

print(globals() == locals())     # 当 globals() 和 locals() 都在全局作用域中，打印的结果一样

# 执行结果：
# ......
# True

使用说明1

def func():
    a = 1
    print(globals())    # 打印全局命名空间中的变量
    print(locals())        # 只会打印局部命名空间中的变量，{'a': 1}

    
func()


global 关键字的使用

a = 10

def func():
    global a    # 获取全局空间中的变量
    a = 20      # 修改变量a

print(a)    # 打印全局变量中的a
func()
print(a)    # 打印修改后的变量a

# 执行结果：
# 10
# 20

使用说明2

函数的嵌套和作用域链

def f1():
    print('in f1')
    def f2():
        print('in f2')
    f2()

f1()

# 执行结果：
# in f1
# in f2

函数嵌套实例1

函数运行流程：

def f1():
    def f2():
        def f3():
            print('in f3')
        print('in f2')
        f3()

    print('in f1')
    f2()

f1()

# 执行结果：
# in f1
# in f2
# in f3

嵌套函数实例2

函数运行流程：

函数的作用域链

def f1():
    a = 1
    def f2():
        print(a)

    f2()

f1()

实例1

函数运行流程：

def f1():
    a = 1
    def f2():
        def f3():
            print(a)

        f3()
    f2()

f1()

# 执行结果：
# 1

实例2

函数运行流程：

nolocal 关键字

    1. 外部必须有这个变量
   2. 在内部函数声明 nonlocal 变量之前不能再出现同名变量
   3. 内部修改这个变量如果想在外部有这个变量的第一层函数中生效

def f1():
    a = 1
    def f2():
        nonlocal a
        a = 2

    f2()
    print('a in f1:', a)

f1()

# 运行结果：
# a in f1: 2

实例1

函数运行流程：

函数的本质
在python中一切皆对象，函数名本质上就是函数的内存地址

1. 可以被引用

def func():
    print('hello world')

f = func
f()

# 执行结果：
# hello world

2. 可以被当作容器类型的元素

def f1():
    print('func: f1')

def f2():
    print('func: f2')

def f3():
    print('func: f3')

l = [f1, f2, f3]

for i in l:
    i()

# 执行结果：
# func: f1
# func: f2
# func: f3

3. 可以当作函数的参数和返回值

def f():
    print('func: f')

def func(f):
    print('func: func')
    return f

c = func(f)
c()

# 执行结果：
# func: func
# func: f

函数运行流程：

闭包

闭包函数包含对外部作用域而非全局作用域名字的引用，该内部函数称为闭包函数。
闭包必须满足以下两点：
1. 嵌套函数：定义在内部的函数无法直接在全局被调用
2. 内部函数调用外部函数的变量

一个闭包函数最常用的用法：

def func():
    name = 'xiaofei'
    def inner():
        print(name)
    return inner

f = func()
f()

# 执行结果：
# xiaofei

函数运行流程：

练习题：

请编写代码通过如下测试结果：

# 测试:
counterA = createCounter()
print(counterA(), counterA(), counterA(), counterA(), counterA()) # 1 2 3 4 5
counterB = createCounter()
if [counterB(), counterB(), counterB(), counterB()] == [1, 2, 3, 4]:
    print('测试通过!')
else:
    print('测试失败!')

def createCounter():
    n = 0
    def counter():
        nonlocal n        # nonlocal关键字是获取局部变量n
        n += 1            # 修改局部变量 n
        return n
    return counter

练习题答案