Python命名空间-作用域-类型注解

本文主要讲解 Python 的命名空间、作用域和类型注解。

参考链接：

• 命令空间和作用域参考文档：https://www.runoob.com/python3/python3-namespace-scope.html
• 类型注解参考文档：https://www.runoob.com/python3/python-type-hints.html

1 Python 的命名空间和作用域

本节主要讲解 Python 的命名空间和作用域。

1. 命名空间

   命名空间时名称到对象的映射，大部分命名空间是通过 Python 字典实现的。命名空间提供了在项目中避免名字冲突的方法，各个命名空间相互独立，互不干扰，即同一个命名空间不能有同名，不同命名空间可以有同名。类比同目录文件和不同目录文件。

   Python 命名空间一般有三种命名方式，分别是内置名称（Built-in names）、全局名称（global names）和局部名称（local names），Python 中命名空间的查找顺序为局部命名空间->全局命名空间->内置命名空间，若查找不到名称，则放弃查找并引发一个 NameError 异常。下面将详细介绍以命名空间的含义，具体内容如下所示。

   内置名称，Python 中内置的名称，如函数 abs 和 异常名称 BaseException 等。

   全局名称，Python 模块中定义的名称，包括变量、函数、类、导入的模块、模块级的变量和常量。

   局部名称，函数中定义的名称，记录了函数的变量，包括函数参数和局部定义的变量。

2. 作用域

   作用域是 Python 程序可以直接访问命名空间的正文区域，Python 程序访问作用域的顺序是从内至外依次访问查找，若未查找到，则报未定义的错误。Python 中的作用域分为 4 种，分别是 Local、Enclosing、Global 和 Built-in，Python 查找变量遵守 LEGB 规则，即查找顺序为L -> E -> G -> B。作用域具体内容如下所示。

   Local，最内层，入当前函数的局部变量。

   Enclosing，包含非局部和非全局的变量，如 2 层嵌套函数的外层函数的变量。

   Global，当前脚本的最外层，如当前模块的变量。

   Built-in，包含内置变量或关键字，内置作用域，最后检索。

   Notebook Tips

   • 内置作用域需要导入标准模块 builtins 来实现，由于该变量没有导入内置作用域，所以需要导入该文件来使用它。如使用一下代码来查看 Python 预定义了哪些变量。

     importbuiltinsdir(builtins)

   • Python 中只有模块、类和函数才会引入新的作用域，代码块不会引入新的作用域，如条件语句、循环语句和try-except等，所以代码块定义的变量，外部也可以使用。

   • 当内部作用域想要修改外部作用域时可以使用关键字 global 和 nonlocal。

     • 若内部作用域想要修改全局变量时可以使用关键字 global。
     • 若内部作用域想要修改嵌套作用域外层函数变量时可以使用变量 nonlocal。

2 Python 的类型注解

本节主要从简单类型注解和复杂类型注解两个方面介绍类型注解。

类型注解就是给代码添加“说明标签”的技术，说明变量、函数参数、返回值的数据类型。简言之，类型注解就是注明数据类型的语法，它能够提高代码的可读性，便于静态检查，通过工具发现潜在的类型错误，增强 IDE 支持，使代码编辑器能够提供更加精确的代码补全和提示。注意，Python 3.6 以上版本可以直接使用类型注解。

1. 简单类型注解

   类型注解语法格式

   # 变量类型注解变量名:数据类型=值# 函数类型注解def函数名(参数名:数据类型，...)->返回值数据类型:# 函数体

   注意，类型注解可以和参数默认值同时使用，如函数参数。

2. 复杂类型注解

   基本的 str、list、int 等很好使用类型注解，若要使用复杂类型注解需要使用模块 typing 提供强大的工具，复杂类型注解的场景有列表、元组等容器类型、可选类型（Optional）、联合类型（Union）。下面将通过代码展示他们的使用方式。

   fromtypingimportList,Dict,Tuple,Set,Optional,Union# 容器类型 List,Dict,Tuple,Set变量名:容器[数据类型]=变量值 my_list:List[int]=[1,2,3]变量名:Dict[键的数据类型,值的数据类型]=变量值 my_dict:Dict[str,int]={"age":12,"grade":3}变量名:Tuple[数据类型,数据类型,...]=变量值 my_tuple:Tuple[int,str,int]=(i,"kangkang",12)变量名:Set[数据类型]=变量值 my_set:Set[str]={"Jane","kangkang"}# 可选类型 Optional,通常用于函数返回值，变量的数据类型为数据类型中的某一个或为 Nonedefmy_func(data:List[int]=[1,2,3])->Optional[str]:# 函数体# 联合类型 Union，数据类型为多种数据类型中的某一个defmy_func(input_info:Union[str,int,List[str]])->None:# 函数体

   Notebook Tips
   本节讲解了类型注解，本文给大家介绍一种静态类型检查器 mypy，mypy 是 Python 类型检查中最流行的第三方库。若你要使用它，可以使用语句pip install mypy -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple安装第三方库。假设你用类型检查写了一个 type_mypy.py Python 文件，然后你可以使用命令mypy type_mypy.py进行静态类型检查。