Python3-函数进阶

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一、命名空间和作用域

命名空间

python代码运行的时候遇到函数是怎么做的?
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

在python之禅中提到过:命名空间是一种绝妙的理念,让我们尽情的使用发挥吧!

命名空间一共分为三种:

                 全局命名空间 —— 我们写的代码但不是函数中的代码
                  # 是在程序从上到下被执行的过程中依次加载进内存的
                  # 放置了我们设置的所有变量名和函数名

                 局部命名空间 —— 函数
                  # 就是函数内部定义的名字
                  # 当调用函数的时候 才会产生这个名称空间 随着函数执行的结束 这个命名空间就又消失了

                 内置命名空间 —— python解释器
                  # 就是函数内部定义的名字
                  # 当调用函数的时候 才会产生这个名称空间 随着函数执行的结束 这个命名空间就又消失了

注:**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。

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)

取值顺序:

      在局部调用:局部命名空间----->全局命名空间------>内置命名空间

      在全局调用:全局命名空间-------->内置命名空间

在局部:可以使用全局、内置命名空间中的名字

在全局:可以使用内置命名空间中的名字,但是不能使用局部空间中的名字

在内置:不能使用局部和全局的名字的

综上所述,在找寻变量时,从小范围,一层一层到大范围去找寻

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方法

全局作用域 —— 作用在全局 —— 内置和全局名字空间中的名字都属于全局作用域 ——globals()

局部作用域 —— 作用在局部 —— 函数(局部名字空间中的名字属于局部作用域) ——locals()

def func():
    a = 12
    b = 20
    print(locals())
    print(globals())
func()

globals 永远打印全局的名字

locals 输出什么 根据locals所在的位置

global关键字

1、声明一个全局变量。

2、在局部作用域想要对全局作用域的全局变量进行修改时,需要用到 global(限于字符串,数字)。

a = 10
def func():
    global a
    a = 20
print(a)
func()
print(a)

ps:对可变数据类型(list,dict,set)可以直接引用不用通过global

l1 = [1,2,3]
def func():
    l1.append(444)
func()
print(l1)
 #[1, 2, 3, 444]

nonlocal关键字

1、nonlocal 只能用于局部变量 找上层中离当前函数最近一层的局部变量,不能修改全局变量。

2、声明了nonlocal的内部函数的变量修改会影响到 离当前函数最近一层的局部变量

3、对局部 也只是对 最近的 一层 有影响

def func():
    name = 'wusir'
    def inner():
        nonlocal name
        name = 'taibai'
        print(name)
    print(name)
    inner()
    print(name)
func()
wusir
taibai
taibai
def add_b():
    b = 42
    def do_global():
        b = 10
        print(b)
        def dd_nonlocal():
            nonlocal b
            b = b + 20
            print(b)
        dd_nonlocal()
        print(b)
    do_global()
    print(b)
add_b()
310
30
30
42

二、函数嵌套及作用域链

函数的嵌套调用

def max2(x,y):
    m  = x if x>y else y
    return m
def max4(a,b,c,d):
    res1 = max2(a,b)
    res2 = max2(res1,c)
    res3 = max2(res2,d)
    return res3
 # max4(23,-7,31,11)

函数的嵌套定义

定义在内部的函数无法直接在全局被调用

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

函数的作用域链

def f1():
    a = 1
    def f2():
        print(a)
    f2()
f1()
def f1():
    a = 1
    def f2():
        def f3():
            print(a)
        f3()
    f2()
f1()
def f1():
    a = 1
    def f2():
        a = 2
    f2()
    print('a in f1 : ',a)
f1()

三、函数名的本质

函数名本质上就是一个变量,保存了函数所在的内存地址

1.可以被引用

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

2.可以被当作容器类型的元素

def f1():
    print('f1')
def f2():
    print('f2')
def f3():
    print('f3')
l = [f1,f2,f3]
d = {'f1':f1,'f2':f2,'f3':f3}
 #调用
l[0]()
d['f2']()

3.可以当作函数的参数和返回值

不明白?那就记住一句话,就当普通变量用

第一类对象(first-class object)指

1.可在运行期创建

2.可用作函数参数或返回值

3.可存入变量的实体。

四、闭包

def func():
    name = 'eva'
    def inner():
        print(name)

闭包函数:

内部函数包含对外部作用域而非全剧作用域名字的引用,该内部函数称为闭包函数

函数内部定义的函数称为内部函数

如何实现对内层函数的调用?

def func():
    name = 'eva'
    def inner():
        print(name)
    return inner
f = func()
f()

判断闭包函数的方法__closure__

#输出的__closure__有cell元素 :是闭包函数
def func():
    name = 'eva'
    def inner():
        print(name)
    print(inner.__closure__)
    return inner

f = func()
f()

#输出的__closure__为None :不是闭包函数
name = 'egon'
def func2():
    def inner():
        print(name)
    print(inner.__closure__)
    return inner

f2 = func2()
f2()

闭包的嵌套

def wrapper():
    money = 1000
    def func():
        name = 'eva'
        def inner():
            print(name,money)
        return inner
    return func
f = wrapper()
i = f()
i()

闭包的好处:保护内存,闭包函数在内存中的局部命名空间不会随着函数的结束而结束


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