摘要：在 Python 中，我们常常听到作用域、全局变量、局部变量这些概念。它们背后都有一个统一的核心机制：命名空间（Namespace）。
在 Python 中，我们常常听到作用域、全局变量、局部变量这些概念。它们背后都有一个统一的核心机制：命名空间（Namespace）。
理解命名空间及其生命周期，有助于我们掌握变量查找规则（LEGB 原则），写出更清晰、健壮的代码。
一、命名空间与作用域
1、命名空间
命名空间（Namespace）描述的是名字（name）与对象（object）之间的绑定关系，本质是一个字典。
名字：可以是变量名、函数名、类名。
对象：这些名字所引用的值。
比如：
x = 42print(type(globals)) #print("x" in globals) # Trueprint(globals["x"] == 42) # True当我们在模块顶层写下 x = 42 时，解释器会将名字 'x' 绑定到对象 42，并存入当前模块的全局命名空间字典。这个字典可以通过调用 globals 获取。
2、作用域
作用域（Scope）描述的是“名字在代码中可见和可访问的范围”。
命名空间是存储，作用域是访问规则。
在 Python 中，作用域链正是由不同层级的命名空间构成。
二、命名空间的分类
Python 程序运行时，会动态创建和销毁命名空间。主要有以下四类：
1、内建命名空间
Built-in Namespace
内建命名空间包含 Python 启动时自动加载的内建函数和异常，如 len、abs、Exception 等。
import builtinsprint(len("hello")) # 内建函数print("len" in dir(builtins)) # True内建命名空间存储在 模块中。
生命周期：
解释器启动时创建，解释器退出时销毁。
作用域：
在任何位置都可以直接访问（除非被屏蔽）。
2、全局命名空间
Global Namespace
在模块层级（不在任何函数或类中）定义的变量、函数、类等。
x = 10 # 全局变量def foo:print(x)foo # 可以访问全局命名空间存储在模块对象的特殊属性（module.__dict__）中。
生命周期：
模块加载时创建，通常伴随程序结束才销毁。模块卸载时可能提前销毁。
作用域：
在模块内部任何地方都可访问（除非被屏蔽）。
在函数内部要修改则需用 global 关键字声明。
3、局部命名空间
Local Namespace
局部命名空间主要包括两种情况：函数调用时的局部环境 和类定义体执行时的临时环境。
（1）函数调用的局部命名空间
当函数调用时，Python 会新建一个局部命名空间，用于存放函数的参数和局部变量。
def bar(y):z = y + 1 # z 在局部命名空间print(locals)bar(5) # {'y': 5, 'z': 6}在 CPython 中，这些局部变量并不真的保存在字典里，而是编译期分配到 fast locals 数组（槽位），运行时通过索引访问，以提升效率。
调用 或访问函数的 f_locals 时，才会把这些变量复制成字典返回。
生命周期：
函数调用时创建，函数返回后销毁。若被闭包引用，则生命周期延长。
作用域：
仅在函数体内可访问，外部无法直接使用。
（2）类定义体的局部命名空间
在执行类定义时，Python 也会创建一个临时的局部命名空间字典，用于存放类体中定义的属性和方法。类定义完成后，这个字典会成为类对象的 __dict__ 属性。
class Demo:a = 1def method(self):return "hi"print(Demo.__dict__["a"]) # 1print("method" in Demo.__dict__) # True类的命名空间属于局部命名空间的一种，但它不参与 LEGB 查找。在方法中访问变量时，解释器不会去类的 __dict__ 查找，而是依赖实例属性或作用域链。
生命周期：
类定义执行时创建，执行完成后转为类对象的属性字典，并随类对象一同存活。
作用域：
类体内的变量仅在类定义执行期间可见，类体执行完成后，这个字典就成为类对象的属性字典。
4、嵌套命名空间
Enclosing Namespace
外层函数的局部变量，一旦被内部函数引用，就会被“提升”为自由变量（free variable），存储到 cell 对象中。
def outer:msg = "hello"def inner:print(msg) # 访问外层作用域innerouter这些 cell 对象会挂在内部函数对象的 __closure__ 属性上。
生命周期：
外层函数执行期间存在，若闭包引用则延长其生命周期。
作用域：
内部函数执行时，解释器会根据代码对象 (co_freevars) 找到对应的 cell 并访问。
三、变量查找规则：LEGB 原则
当 Python 遇到一个名字时，会按以下先后顺序解析，简称“LEGB 原则”。
L(Local) —— 当前函数的局部命名空间
E(Enclosing) —— 外层函数的命名空间
G(Global) —— 当前模块的全局命名空间
B(Built-in) —— Python 内建命名空间
示例 1：
x = "global"def outer:x = "enclosing"def inner:x = "local" # x 为新的局部变量print(x)innerouter # 输出 localprint(x) 会从局部命名空间中开始查找 x，若未找到，会依次向外层查找，直至全局或内建命名空间。
若所有层级都未找到，则抛出 NameError。
示例 2：
def outer:msg = "hello" # Enclosing：外层函数的局部变量def inner:print(msg) # 引用了外层作用域return innerf = outer # outer 返回后按理 msg 应该销毁f # hello —— 但闭包让 msg 存活在 cell 对象中四、常见错误示例
1、变量名称遮蔽内建名称
list = [1, 2, 3]print(list) # [1, 2, 3]print(list("123")) # ❌ 报错出错的原因是变量名称 list 覆盖了内建类型 list。
因此，应避免使用 list、sum、str、input 等内建名称作为变量名。
2、未声明的全局变量引用
x = 10def test:print(x) # ❌ 报错：UnboundLocalErrorx = 20test因为 x = 20 出现在函数体内，Python 将 x 判定为局部变量，但在赋值前访问导致报错。
解决方法：用 global 声明全局变量。
x = 10def test:global xprint(x) # 10x = 20 # 修改全局变量 x 的值testprint(x) # 203、修改外层函数变量的值
内层函数不能直接赋值修改外层函数的变量，否则会被当作新建局部变量。
如需修改，需使用 nonlocal 关键字。
def outer:x = 5def inner:nonlocal xx += 1print(x)innerouter # 6nonlocal 声明让 inner 修改外层函数的变量，而不是创建新的局部变量。
五、使用建议
1、避免命名冲突
使用有意义的变量名，避免覆盖内建函数名（如不要用 len = 10）。
2、减少全局变量
全局变量容易引发混乱，推荐封装到函数或类中。
3、利用命名空间调试
Python 提供了三个内置函数来操作命名空间：
：返回当前模块的全局命名空间（字典）。
：返回当前局部命名空间（字典）。
：返回对象的属性命名空间（通常是 __dict__）。
a = 1print(globals.keys) # 查看全局变量def test:b = 2print(locals) # 查看局部变量test小结
命名空间 = 名字 → 对象的映射表。
Python 有四类命名空间：内建、全局、局部、嵌套。
类命名空间是局部命名空间的一种特殊形式，不参与 LEGB 名字查找。
变量查找遵循 LEGB 原则。
常见错误有 UnboundLocalError，需要关键字 global 或 nonlocal 来解决。
调试时可用 globals、locals、vars 等工具辅助观察。
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来源：安博新高考
