展开菜单
首页 精品内容 本月促销 装机必备 Windows PDF教程 macOS软件 IOS软件 Android AI 专题
全部分类

当前位置:

首页 > 编程开发 > Python的命名空间、作用域和装饰器的使用方法详解

Python的命名空间、作用域和装饰器的使用方法详解

一、名称空间和作用域1、命名空间(Namespace)命名空间是从名称到对象的映射,大部分的命名空间都是通过Python字典来实现的。命名空间提供了在项目中避免名字冲突的一种方法。各个命名空间是独立的,没有任何关系的,所以一个命名空间中不能有重名,但不同的命名空间是可以重名而没有任何影响。1、一般有三种命名空间:内置名称空间(built-innames):存放内置的名字,如len/eval/enumerate/bytes/max/min/sorted/map/filter....全局名称空间(global

    一、名称空间和作用域

    1、命名空间(Namespace)

    命名空间是从名称到对象的映射,大部分的命名空间都是通过 Python 字典来实现的。

    命名空间提供了在项目中避免名字冲突的一种方法。各个命名空间是独立的,没有任何关系的,所以一个命名空间中不能有重名,但不同的命名空间是可以重名而没有任何影响。

    1、一般有三种命名空间:
    • 内置名称空间(built-in names):存放内置的名字,如len/eval/enumerate/bytes/max/min/sorted/map/filter....

    • 全局名称空间(global names):模块中定义的名称,记录了模块的变量,包括函数、类、其它导入的模块、模块级的变量和常量。

    • 局部名称空间(local names):函数内部的名字都是局部名称空间,不同函数内部的名字互不干涉。

    Python的命名空间、作用域和装饰器的使用方法详解

    2、命名空间查找顺序:

    如果找不到变量 runoob,它将放弃查找并引发一个 NameError 异常:

    NameError: name 'runoob' is not defined。
    • 查找顺序:假设我们要使用变量 runoob,则 Python 的查找顺序为:局部的命名空间去 -> 全局命名空间 -> 内置命名空间。

    • 执行顺序:先内置(Python解释器启动的时候才会生成)-> 全局(文件执行的时候才会生成)-> 局部(函数调用的时候才会生成)

    3、命名空间的生命周期:

    命名空间的生命周期取决于对象的作用域,如果对象执行完成,则该命名空间的生命周期就结束。

    因此,我们无法从外部命名空间访问内部命名空间的对象。

    如下图所示,相同的对象名称可以存在于多个命名空间中。

    Python的命名空间、作用域和装饰器的使用方法详解

    2、作用域:

    作用域就是一个 Python 程序可以直接访问命名空间的正文区域。

    全局名称空间和局部名称空间中可能会存在名字相同的变量,但是这两个变量互不影响。

    Python 中,程序的变量并不是在哪个位置都可以访问的,访问权限决定于这个变量是在哪里赋值的。

    变量的作用域决定了在哪一部分程序可以访问哪个特定的变量名称。

    Python的作用域一共有4种,分别是:

    • L(Local):最内层,包含局部变量,比如一个函数/方法内部。

    • E(Enclosing):包含了非局部(non-local)也非全局(non-global)的变量。比如两个嵌套函数,一个函数(或类) A 里面又包含了一个函数 B ,那么对于 B 中的名称来说 A 中的作用域就为 nonlocal。

    • G(Global):当前脚本的最外层,比如当前模块的全局变量。

    • B(Built-in): 包含了内建的变量/关键字等。,最后被搜索

    对于变量作用域,变量的访问以: L –> E –> G –>B 的 规则查找。

    在局部找不到,便会去局部外的局部找(例如闭包),再找不到就会去全局找,再者去内置中找。

    Python的命名空间、作用域和装饰器的使用方法详解

    举例:

    x = 1
    
    def func():
        print(x)  #10
    
    x = 10
    func()

    内置作用域是通过一个名为 builtin 的标准模块来实现的,但是这个变量名自身并没有放入内置作用域内,所以必须导入这个文件才能够使用它。

    在Python3.0中,可以使用以下的代码来查看到底预定义了哪些变量:

    import builtins
    print(dir(builtins))

    Python 中只有模块(module),类(class)以及函数(def、lambda)才会引入新的作用域,其它的代码块(如 if/elif/else/、try/except、for/while等)是不会引入新的作用域的,也就是说这些语句内定义的变量,外部也可以访问,

    如下代码:实例中 msg 变量定义在 if 语句块中,但外部还是可以访问的。如果将 msg 定义在函数中,则它就是局部变量,外部不能访问。

    if True:
        msg = 'I am from Runoob'
    print(msg)
    # 'I am from Runoob'

    3、全局变量和局部变量

    定义在函数内部的变量拥有一个局部作用域,定义在函数外的拥有全局作用域。

    局部变量只能在其被声明的函数内部访问,而全局变量可以在整个程序范围内访问。调用函数时,所有在函数内声明的变量名称都将被加入到作用域中。

    # 作用域注意点
    x = 1
    
    def f1():  # 定义阶段x=1
        print(x)  #1
    
    def f2():
        x = 2  #此x为f2函数的局部变量,f1无法直接访问
        f1()
    
    f2()

    4、函数对象+作用域应用

    def f1():
        def inner():
            print('from inner')
        return inner
    
    f = f1()  # from inner   。把局部定义的函数inner()放在全局之中
    
    def bar():
        f()
    
    bar()

    5、global关键字修改全局作用域中的变量

    函数内可以访问全局变量,但不能直接更新(修改)其值,可以加上 global 引用以更新变量值 :

    x = 1
    
    def f1():
        x = 2
    
        def f2():
            global x  # 修改全局
            x = 3
    
        f2()
    
    f1()
    print(x)  # 3

    6、nonlocal关键字修改嵌套作用域中的变量。

    如果要修改嵌套作用域(enclosing 作用域,外层非全局作用域)中的变量则需要 nonlocal 关键字了

    x = 1
    
    def f1():
        x = 2
    
        def f2():
            nonlocal x
            x = 3
    
        f2()
        print(x)  # 3
    
    f1()

    二、闭包函数

    闭包:闭是封闭(函数内部函数),包是包含(该内部函数对外部作用域而非全局作用域的变量的引用)。

    闭包指的是:函数内部函数对外部作用域而非全局作用域的引用。

    def outter(x):
        x = 1
    
        def inner():
            print(x)
    
        return inner #返回的是函数名(函数对象)
    
    
    f = outter(2)
    
    f()  # 1
    f()  # 1
    f()  # 1
    # 查看闭包的元素
    print(f.__closure__[0].cell_contents)  # 1

    闭包的意义:返回的函数对象,不仅仅是一个函数对象,在该函数外还包裹了一层作用域,这使得,该函数无论在何处调用,优先使用自己外层包裹的作用域。

    应用领域:

    延迟计算(原来我们是传参,现在我们是包起来)、爬虫领域。

    import requests
    
    
    def outter(url):
        def get():
            response = requests.get(url)
            print(f"done: {url}")
    
        return get
    
    
    baidu = outter('https://www.baidu.com')
    python = outter('https://www.python.org')
    
    baidu()
    baidu()
    
    python()
    python()

    三、函数装饰器

    装饰器指的是为被装饰器对象添加额外功能。因此定义装饰器就是定义一个函数,只不过该函数的功能是用来为其他函数添加额外的功能。装饰器的实现必须遵循两大原则:

    • 不修改被装饰对象的源代码

    • 不修改被装饰对象的调用方式

    装饰器其实就是在遵循以上两个原则的前提下为被装饰对象添加新功能。

    不改变函数体代码,并且不改变函数调用方式,它本质就是一个闭包函数。

    def f1(x):
        def f2():
            print(x)  # 10
        return f2
    
    f2 = f1()
    f2()  # f2()

    在不改变当前函数的情况下, 给其增加新的功能:

    def log(pr):  # 将被装饰函数传入
        def wrapper():
            print("**********")
            return pr()  # 执行被装饰的函数
    
        return wrapper  # 将装饰完之后的函数返回(返回的是函数名)
    
    
    @log
    def pr():
        print("我是小小洋")
    
    
    pr()
    
    # **********
    # 我是小小洋

    回调函数和返回函数的实例就是装饰器。

    四、无参装饰器

    举例:

    import time
    
    
    def index():
        print('welcome to index')
        time.sleep(1)
    
    
    def time_count(func):
        # func = 最原始的index
        def wrapper():
            start = time.time()
            func()
            end = time.time()
            print(f"{func} time is {start - end}")  #  time is -1.0038220882415771
    
        return wrapper
    
    
    index = time_count(index)  # index为被装饰函数index的内存地址,即index = wrapper
    index()  # wrapper()

    1、被装饰函数有返回值:

    如果原始的被装饰函数index()有返回值的时候,wrapper()函数的返回值应该和index()的返回值相同,也就是说,我们需要同步原始的index()和wrapper()方法的返回值。

    import time
    
    
    def index():
        print('welcome to index')
        time.sleep(1)
        return 123
    
    
    def time_count(func):
        # func = 最原始的index
        def wrapper():
            start = time.time()
            res1 = func()
            end = time.time()
            print(f"{func} time is {start - end}")  #  time is -1.0050289630889893
            return res1
    
        return wrapper
    
    
    index = time_count(index)
    res = index()
    print(f"res: {res}")  #
    res: 123

    2、被装饰函数需要传参:

    如果原始的被装饰函数index()方法需要传参,那么我们之前的装饰器是无法实现该功能的,由于有wrapper()=index(),所以给wrapper()方法传参即可。

    import time
    
    
    def index():
        print('welcome to index')
        time.sleep(1)
        return 123
    
    
    def home(name):
        print(f"welcome {name} to home page")
        time.sleep(1)
        return name
    
    
    def time_count(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            start = time.time()
            res = func(*args, **kwargs)
            end = time.time()
            print(f"{func} time is {start-end}") #  time is -1.0039079189300537
            return res
    
        return wrapper
    
    
    home = time_count(home)
    
    res = home('egon')
    print(f"res: {res}") #res: egon

    3、装饰器模板

    def deco(func):
        def wrapper(*args,**kwargs):
            res = func(*args,**kwargs)
            return res
        return wrapper

    4、装饰器语法糖:

    在被装饰函数正上方,并且是单独一行写上@装饰器名

    import time
    
    
    def time_count(func): #装饰器
        # func = 最原始的index
        def wrapper(*args, **kwargs):
            start = time.time()
            res = func(*args, **kwargs)
            end = time.time()
            print(f"{func} time is {start-end}") # time is -1.0005171298980713
            return res
    
        return wrapper
    
    
    @time_count  # home = time_count(home)
    def home(name):
        print(f"welcome {name} to home page") #welcome egon to home page
        time.sleep(1)
        return name
    
    
    res = home('egon')
    print(f"res: {res}") #res: egon

    五、带参数的装饰器

    注意无参装饰器只套两层。

    import time
    
    current_user = {'username': None}
    
    
    def login(func):
        # func = 最原始的index
        def wrapper(*args, **kwargs):
            if current_user['username']:
                res1 = func(*args, **kwargs)
                return res1
    
            user = input('username: ').strip()
            pwd = input('password: ').strip()
    
            if user == 'nick' and pwd == '123':
                print('login successful')
                current_user['username'] = user
                res1 = func(*args, **kwargs)
                return res1
            else:
                print('user or password error')
    
        return wrapper
    
    
    @login
    def index():
        print('welcome to index')
        time.sleep(1)
    
    
    res = index()
    
    #username: nick 
    #password: 123 
    #login successful 
    #welcome to index

    我们首先看看三层闭包怎么运用。

    def f1(y):
        def f2():
            x = 1
    
            def f3():
                print(f"x: {x}")  # x: 1
                print(f"y: {y}")  # x: 1
    
            return f3
        return f2
    
    
    f2 = f1(2)
    f3 = f2()
    f3()

    3、有参三层装饰器:

    在函数中嵌入装饰器

    import time
    
    current_user = {'username': None}
    
    
    def auth(engine='file'):
        def login(func):
            def wrapper(*args, **kwargs):
                if current_user['username']:
                    res = func(*args, **kwargs)
                    return res
    
                user = input('username: ').strip()
                pwd = input('password: ').strip()
    
                if engine == 'file':
                    print('base of file')
                    if user == 'nick' and pwd == '123':
                        print('login successful')
                        current_user['username'] = user
                        res = func(*args, **kwargs)
                        return res
                    else:
                        print('user or password error')
                elif engine == 'mysql':
                    print('base of mysql, please base of file')
            return wrapper
        return login
    
    
    @auth(engine='file')
    def index():
        print('welcome to index')
        time.sleep(1)
    
    
    res = index()

    username: nick 
    password: 123 
    base of file 
    login successful 
    welcome to index

    六、类装饰器

    没错,装饰器不仅可以是函数,还可以是类,相比函数装饰器,类装饰器具有灵活度大、高内聚、封装性等优点。使用类装饰器主要依靠类的__call__方法,当使用 @ 形式将装饰器附加到函数上时,就会调用此方法。

    class Foo(object):
        def __init__(self, func):
            self._func = func
    
        def __call__(self):
            print ('class decorator runing')
            self._func()
            print ('class decorator ending')
    
    @Foo
    def bar():
        print ('bar')
    
    bar()
    
    functools.wraps

    使用装饰器极大地复用了代码,但是他有一个缺点就是原函数的元信息不见了,比如函数的docstring、__name__、参数列表,先看例子:

    # 装饰器
    def logged(func):
        def with_logging(*args, **kwargs):
            print func.__name__      # 输出 'with_logging'
            print func.__doc__       # 输出 None
            return func(*args, **kwargs)
        return with_logging
    
    # 函数
    @logged
    def f(x):
       """does some math"""
       return x + x * x
    
    logged(f)

    不难发现,函数 f 被with_logging取代了,当然它的docstring,__name__就是变成了with_logging函数的信息了。好在我们有functools.wraps,wraps本身也是一个装饰器,它能把原函数的元信息拷贝到装饰器里面的 func 函数中,这使得装饰器里面的 func 函数也有和原函数 foo 一样的元信息了。

    from functools import wraps
    
    def logged(func):
        @wraps(func)
        def with_logging(*args, **kwargs):
            print func.__name__      # 输出 'f'
            print func.__doc__       # 输出 'does some math'
            return func(*args, **kwargs)
        return with_logging
    
    @logged
    def f(x):
       """does some math"""
       return x + x * x

    七、装饰器顺序

    一个函数还可以同时定义多个装饰器,比如:

    @a
    @b
    @c
    def f ():
        pass

    它的执行顺序是从里到外,最先调用最里层的装饰器,最后调用最外层的装饰器,它等效于

    f = a(b(c(f)))

    八、装饰器使用场景

    现在我们来看一下装饰器在哪些地方特别耀眼,以及使用它可以让一些事情管理起来变得更简单。

    授权(Authorization)

    装饰器能有助于检查某个人是否被授权去使用一个web应用的端点(endpoint)。它们被大量使用于Flask和Django web框架中。这里是一个例子来使用基于装饰器的授权:

    from functools import wraps
     
    def requires_auth(f):
        @wraps(f)
        def decorated(*args, **kwargs):
            auth = request.authorization
            if not auth or not check_auth(auth.username, auth.password):
                authenticate()
            return f(*args, **kwargs)
        return decorated

    日志(Logging)

    日志是装饰器运用的另一个亮点。这是个例子:

    from functools import wraps
     
    def logit(func):
        @wraps(func)
        def with_logging(*args, **kwargs):
            print(func.__name__ + " was called")
            return func(*args, **kwargs)
        return with_logging
     
    @logit
    def addition_func(x):
       """Do some math."""
       return x + x
     
     
    result = addition_func(4)
    # Output: addition_func was called
    本站声明:本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系bd@zhengruan.com
    作者最新文章
    编程开发 Python
    相关文章 更多
    精品专题 更多
    装机必备

    正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

    Windows

    正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

    PDF教程

    正软商城PDF教程频道提供PDF编辑、转换、合并、拆分、压缩及格式处理方法,同时介绍常用PDF软件和工具的使用技巧。

    macOS软件

    正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

    IOS软件

    正软商城iOS软件专区,精选适用于iPhone和iPad的办公、学习、影音、设计、效率及AI应用,提供功能介绍、适用设备、系统要求和正版获取方式等信息。

    AI

    正软商城AI软件专区,汇集AI写作、AI绘画、AI视频、AI办公、AI编程、AI翻译、智能客服和数据分析等人工智能工具,提供功能介绍、适用平台、收费方式及正版购买信息。

    Mac软件 更多
    Shapr3D macOS版
    Shapr3D macOS版

    Shapr3D是一款面向工业设计、机械工程、建筑概念和三维打印工作流的CAD软件。Mac版采用Parasolid建模内核,支持草图约束、实体建模、工程图、可视化渲染及常见CAD格式交换,并可通过账户在多台设备之间同步项目。

    REAPER macOS版
    REAPER macOS版

    REAPER是Cockos开发的数字音频工作站,提供多轨音频与MIDI录制、剪辑、处理、混音和母带制作工具。Mac版兼容Intel与Apple芯片,支持AU、VST、VST3、CLAP等插件格式,并提供高度可定制的工作流程。

    Ableton Live macOS版
    Ableton Live macOS版

    Ableton Live 是面向音乐制作人与现场表演者的数字音频工作站,提供编曲视图、独具特色的现场视图、音频录制、MIDI创作、实时变速、乐器及效果器。Mac版原生支持Apple芯片,并可连接音频接口、MIDI控制器和第三方插件。

    Adobe After Effects macOS版
    Adobe After Effects macOS版

    Adobe After Effects 是面向动态图形、影视特效与视频合成的专业创作软件。它提供关键帧动画、遮罩抠像、运动跟踪、三维空间、文字动画和表达式等工具,并可与 Premiere Pro、Photoshop、Illustrator

    Adobe Audition macOS版
    Adobe Audition macOS版

    Adobe Audition 是面向播客、影视后期、音乐制作及内容创作者的专业音频工作站,提供波形精修、多轨录制与混音、频谱编辑、降噪修复、响度匹配和效果处理工具,并可与 Adobe Premiere 协同完成视频声音制作。

    Adobe Bridge macOS版
    Adobe Bridge macOS版

    Adobe Bridge 是面向摄影师、设计师及内容团队的免费数字资产管理工具,可集中预览照片、视频和 Adobe 项目文件,并利用评级、标签、关键词、元数据、筛选与收藏集完成分类检索。它还支持批量重命名、格式导出、相机导入及 Camera

    Adobe Illustrator macOS版
    Adobe Illustrator macOS版

    Adobe Illustrator 是 Adobe 推出的专业矢量图形设计软件,适合在 Mac 上制作标志、图标、插画、包装、信息图及印刷版面。它以路径和锚点构建可无损缩放的图形,并提供钢笔、形状、文字、图像描摹、渐变、画板及生成式功能。

    Adobe InDesign macOS版
    Adobe InDesign macOS版

    Adobe InDesign 是面向印刷品与数字出版物的专业版面设计软件,可在 Mac 上制作书籍、杂志、宣传册、海报、报告及交互式文档。它提供精细的文字样式、网格、母版、长文档管理和印前输出能力。

    Adobe Lightroom Classic macOS版
    Adobe Lightroom Classic macOS版

    Adobe Lightroom Classic 是面向桌面摄影工作流的照片管理与后期处理软件,可将原始照片保存在本地硬盘,通过目录、关键词、评分和收藏夹高效整理图库,并提供 RAW 冲印、蒙版、镜头校正、批量同步及多格式导出等功能。

    Adobe Media Encoder macOS版
    Adobe Media Encoder macOS版

    Adobe Media Encoder 是 Adobe 推出的专业音视频编码与转码工具,可通过队列、预设和监视文件夹批量完成格式转换、代理文件创建及多平台成片输出,并与 Premiere Pro、After Effects 等软件紧密协作。

    Adobe Photoshop macOS版
    Adobe Photoshop macOS版

    Adobe Photoshop 是面向摄影师、设计师和内容创作者的专业图像处理软件,提供图层、蒙版、选区、修复、调色、文字排版、智能对象及生成式编辑等能力。Mac 版支持 Intel 与 Apple Silicon 处理器。

    Adobe Premiere Pro macOS版
    Adobe Premiere Pro macOS版

    Adobe Premiere Pro 是面向专业视频制作的非线性剪辑软件,提供多轨时间线、调色、音频处理、字幕、代理工作流和多格式输出能力,并可与 After Effects、Audition、Photoshop 及 Frame.io 协同

    WINDOWS 更多
    3dmax(3ds max)
    3dmax(3ds max)

    Autodesk 3ds Max 是一款专业的三维建模、动画与渲染软件,广泛应用于建筑可视化、游戏开发、影视动画、广告设计和产品展示等领域。

    photoshop
    photoshop

    Photoshop 2026 是 Adobe 推出的专业图像处理与视觉设计软件,支持 Windows、macOS 和 iPad 等平台,广泛应用于摄影修图、电商设计、平面海报、数字绘画及视觉合成等创作场景。

    Blender
    Blender

    Blender 是一款免费开源、跨平台的专业 3D 创作软件,集建模、动画、渲染、视频编辑与视觉合成等功能于一体,广泛应用于影视动画、游戏设计和建筑可视化等领域。软件支持 Cycles 物理渲染器与 Eevee 实时渲染引擎,并提供多边形建模、骨骼绑定、物理模拟等专业工具。Blender 兼容 Windows、macOS 和 Linux 系统,安装包轻巧、运行流畅,依托活跃的全球开发者社区持续更新,是从初学者到专业创作者都值得选择的正版 3D 创作工具。

    Windows 10
    Windows 10

    Windows 10 是一款微软推出的经典操作系统,拥有硬件兼容性与多任务处理能力。它更偏向把系统状态查看和常用调节动作放在一起,适合需要持续观察和微调设备状态的场景。

    极度公式
    极度公式

    极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

    密码键盘
    密码键盘

    密码键盘是一款兼具安全性与便捷性的高效密码管理器。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。

    思源笔记
    思源笔记

    思源笔记是一款本地笔记软件,提供所见即所得的编辑方式,为长文写作带来顺滑的体验。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

    傲梅轻松备份
    傲梅轻松备份

    傲梅轻松备份是一款专业易用的数据备份软件,为重要数据提供安全保障。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。

    Office 365 简体中文
    Office 365 简体中文

    一款文字处理软件,一种订阅式的跨平台办公软件,基于云平台提供多种服务,通过将 Excel 和 Outlook 等应用与 OneDrive 和 Microsoft Teams 等强大的云服务相结合,Office 365 可让任何人使用任何设备随时随地创建和共享内容。

    Mac
    Wise Folder Hider Pro
    Wise Folder Hider Pro

    Wise Folder Hider Pro 是一款专业级文件和文件夹隐藏加密软件,为私密数据添加多重保护。高频操作更强调就近处理,浏览、整理和跨目录移动文件时,来回切换和重复点击都会少很多。

    WALTR PRO
    WALTR PRO

    WALTR是一款电脑至iOS文件传输转换工具,操作简单,快速实现文件识别与传送。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

    CodeExpander
    CodeExpander

    CodeExpander 是一款快捷短语输入增强工具,通过键入缩写自动展开为自定义文段,提升工作效率。任务管理和过程控制会更完整,持续下载、批量同步或需要稳定传输流程的场景会更适合它。