python函数对象-命名空间-作用域-02

函数对象

函数是第一对象： python 中万物皆对象，函数同样也是 python 中的对象 、 函数作为对象可以赋值给一个变量、可以作为元素被添加到容器对象中、可以作为参数传给其他函数、可以作为函数的返回值（这些特性就是第一类对象所特有的） 

函数对象的特性（*****灵活运用，后面讲装饰器会用到）

　　函数名可以像变量一样被传递

# 变量可以被传递
name = 'jason'
x = name
print(x)
# jason
print(id(name), id(x))
# 3085464224688 3085464224688

# 尝试函数像变量一样被传递
def func():
    print('from func')
print(func)
# <function func at 0x0000016E5E062E18>

f = func  # 其实指向的也是函数func 指向的函数体代码的内存地址
print(f)
# <function func at 0x000001B4D0D92E18>
f()
# from func
print(id(func), id(f))
# 3085463137816 3085463137816

　　函数名可以被当做参数传递给其他函数

def func():
    print("from func")

def index(args):
    print(args)
    args()  # 函数只要一定义（先定义），就可以在任意地方调用
    print("from index")

index(func)
# <function func at 0x000001B7429A2E18>
# from func
# from index

　　函数名可以被当做函数的返回值

def index():
    print('index')

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

res = func()  # 将返回的函数名index 赋值给变量res
# func
print(res)
# <function index at 0x000001EF64362E18>
res()  # 函数名加括号（...内存地址）就可以直接调用该函数
# index

　　函数名可以被当做容器类型的参数

def func():
    print('func')

l = [1, 2, func, func()]  # 定义的时候默认执行了func()，所以下面先打印了 func
# func  # func函数没有返回值，默认返回None，所以列表 l 的第四个元素就是None
print(l)
# [1, 2, <function func at 0x0000013931C92E18>, None]

函数对象小练习

题目： # 循环打印项目功能提示信息 供用户选择 用户选择谁就执行谁 

def register():
    print("注册了")
    pass


def login():
    print("登录了")
    pass


def shopping():
    print("购物了")
    pass


def output_func_list():
    print("----- 请选择功能！")
    for key in func_list:
        print(f"----  {key}.{func_list[key][1]}")


func_list = {
    0: [register, '注册'],
    1: [login, '登录'],
    2: [shopping, '购物'],
}


while True:
    output_func_list()
    chose_func = input("请输入功能编号(q 退出系统)：").strip()
    if chose_func.isdigit():
        # 执行相应功能
        chose_func = int(chose_func)
        # 判断输入的编号在不在功能列表里
        if chose_func in func_list:
            func_list[chose_func][0]()  # 取到功能函数名，加括号调用
        else:
            print("您输入的功能编号不存在，请重新输入！")
    elif chose_func.lower() in ['q', 'quit']:
        print("感谢您的使用，祝您生活愉快~")
        break
    else:
        print("请正确输入数字！")

知识点： # 函数名可以作为容器对象的元素值 ， # 函数名（即函数内存地址）可以加括号直接调用 

　　上述其他三个特性在装饰器中会有灵活运用，就暂不举例了

函数的嵌套调用与定义

嵌套调用

函数的嵌套调用： # 在函数内部调用其他函数 

def index():
    print('index')

def func():
    index()  # 在定义 func 函数的时候不会直接调用 index 的方法 --> 函数定义的时候不执行代码
    print('func')

func()
# index  # 通过 func()函数内部调用了index() 函数，打印出了 index
# func

函数的嵌套调用可以 # 将复杂的逻辑简单化 

　　小练习： # 写一个函数可以求四个数中的最大值(不许用内置函数 max) 

def my_max(x, y):
    if x > y:
        return x
    return y

def my_max4(a, b, c, d):
    res = my_max(a, b)
    res = my_max(res, c)
    res = my_max(res, d)
    return res

print(my_max4(1, 5, 7, 1))
# 7

嵌套定义

def outer():
    x = 1
    print("outer")
    def inner():
        print("inner")
    inner()

# inner()  # 会报错，在外部无法访问内部内容
outer()
# outer
# inner

实现在外部调用 outer函数的内部函数 inner

# 想在外部调用inner 可通过把内部的函数名当做外部函数的返回值来返回给外部
def outer():
    x = 1
    print("outer")
    def inner():
        print("inner")
    return inner  # 把 inner 函数当做函数的返回值返回给 outer函数的调用者

res = outer()
# outer
res()  # 变相调用inner
# inner

小案例： # 写一个函数，该函用户可以通过传参的不同 控制函数指向不同的功能 

def all_func(type):
    def register():
        print('register')
    def login():
        print('login')
    def shopping():
        print('shopping')

    if type == 1:
        register()
    if type == 2:
        login()
    if type == 3:
        shopping()

all_func(1)
all_func(2)
all_func(3)
# register
# login
# shopping

命名空间（又叫名称空间）（****绕且重要）

 命名空间： # 存放的是变量名与变量值的内存地址绑定关系的地方 

 访问变量的值： # 要想访问一个变量的值，必须先去命名空间拿到对应的名字，才能访问变量的值 

命名空间的分类

 命名空间分为： # 内置命名空间、全局命名空间、局部命名空间 三大类

 内置命名空间

内置命名空间： # python 解释器提前已经定义好了的名字（已经存放到了内置命名空间中了） 

print("hello world")
max(1, 44, 62, 15)
len('26515f1asfafqw')
sum([1, 2, 3, 4, 5])
# 像上面的print max len sum 并没有定义就可以值使用，它们就是python解释器提前定义好了的函数，属于内置命名空间的

 全局命名空间

 全局命名空间： # 文件级别的代码 

x = 1
if x == 1:
    y = 2
print(y)
# 2

for i in [1, 2]:
    print(i)
print(i)
# 1
# 2
# 2

# 上面的 x y z 都在全局命名空间，不要以为缩进的就是局部的（if、 for、 while 无论嵌套，多少层，他们内部所创建的名字都是全局命名空间的）

 局部命名空间

 局部命名空间： # （目前所学）函数体内创建的名字都属于局部命名空间（最外层的函数名是属于全局命名空间的） 

def func():
    username = 'jason'
# print(username)  # 会报错 NameError: name 'username' is not defined ，username 这个变量在 func 这个函数的命名空间里，在全局命名空间里访问不到它
func()

　　至于为什么上面的 print(username) 为什么会报错，学完下面的知识你就知道啦。

命名空间的生命周期

'''
命名空间的生命周期
    内命名空间：（最长）只要 python解释器启动，立马创建  关闭 python解释器时自动销毁
    全局命名空间： 只要右键运行 py文件就会自动创建  py文件程序运行结束自动销毁
    局部命名空间：（动态创建动态销毁）函数被调用的时候自动创建  函数执行结束后立即销毁
'''

补充：与垃圾回收机制的关系

# 命名空间生命周期结束 -- >  里面存的变量与指向值的内存地址解绑，内存中的值等待垃圾回收机制回收
# del 删除变量 -- >  里面存的变量与指向值的内存地址解绑，内存中的值等待垃圾回收机制回收  ---> 等同于命名空间里删除了一个变量（绑定关系）
# 垃圾回收机制：垃圾回收机制隔一段时间就会检查一次，内存中的值如果没有变量指向它（引用），那垃圾回收机制就会把它清除掉（释放内存）
#             如果多次检查都有变量等指向它，那就会把它等级提升，检查频率就会变低

 命名空间的查找顺序

 验证思路： # 找一个三个地方都有的东西来验证（比如 len、max等，暂时忽略命名规范不能与关键字重复） ， # 分别注释来测试其查找顺序（全局、局部） 

 验证过程

len = '我是全局命名空间的len'
def func():
    len = '我是局部命名空间的len'
    print(len)
print(len)  # 这里是全局的位置
# 我是全局命名空间的len
'''
# 把全局的len 注释掉，就去找了内置的len
print(len)  # 是全局的位置
# <built-in function len>
'''
func()
# 我是局部命名空间的len

 大致结论：

'''
(******)命名空间的查找顺序
    1.需要先确定当前的在哪（全局、局部），大前提
        1.1 站在全局：全局 >>> 内置
        1.2 站在局部：局部 >>> 全局 >>> 内置
          1.2.2 站在局部的内部（多个局部嵌套）：局部 >>> 上一级局部 >>> 上一级局部 >>> .... >>> 全局 >>> 内置 
              会在作用域同级的前后（这句代码前后的同级语句）去找，然后再上一级
    2.函数在定义阶段查找名字的顺序（范围）就已经固定了， 不会因为函数的调用位置变化而变化（*******）
          可以在函数定义的时候写个注释，指出他查找的位置，防止逻辑复杂了搞不清楚
'''

加深理解的小案例

# 通过注释不同函数层内的x 来加深理解命名空间查找顺序（可以采用收起（折叠）代码块的技巧来快速指定）
x = 111
def f1():
    x = 222
    def f2():
        x = 333
        def f3():
            # x = 444
            def f4():
                # x = 555
                print(x)  # 这个案例在本局部找到了 变量x， 所以用的是内部的这个 777，在调用前定义了，所以不会报错
            x = 777  # 纯粹为了教学演示
            f4()
            x = 777  # 纯粹为了教学演示
        f3()
    f2()
f1()
# 777

def func():
    x = 1
    def index():
        print(x)  # 查找顺序：本作用域找x，没找到，上一级func里找，找到了，那就引用的是func 作用域里的 局部变量x
    return index

res = func()
x = 999
res()
# 1

x = 111
def outer():
    def inner():
        print('from inner', x)  # 查找顺序：函数体inner 内上下没有x，再找 outer里面，也没有x， 那就找全局，找到了x，所以这里的x 就是全局的x
    return inner
f = outer()
x = 222  # 调用前改变了全局 x 的值，所以最后结果是 222
f()
# from inner 222

x = 111
def outer():
    def inner():
        print('from inner', x)  # 查找顺序：函数体inner 内上下没有x，再找 outer里面，也没有x， 那就找全局，找到了x，所以这里的x 就是全局的x
    return inner
f = outer()
def func():
    x = 333  # 没有global 关键字指定x 为全局变量，这里是重修申请了一个局部变量 x，这里并不会影响 全局的那个x
    f()
func()
# from inner 111

# 下面这个案例会直接报错
x = 111
def outer():
    def inner():
        print('from inner', x)  # 会直接报错，UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment ---> 本地变量（局部变量）x 在定以前被引用了
        # 报错原因: ---> 查找顺序：函数体 inner内部有 x， 所以这个print 内x 指定的是x = 66666666的那个局部变量，而调用print 时，他还没定义出来
        x = 66666666
    return inner
f=outer()
f()

案例一原理图

作用域

python中的作用域有 全局作用域 与 局部作用域 ， 全局作用域： # 全局有效: 内置命名空间、全局命名空间 都属于全局作用域 ， 局部作用域： # 局部有效：局部命名空间 

　　局部修改全局变量（修改和访问是两回事）

# 尝试修改不可变类型的全局变量
x = 1
def func():
    x = 2  # 实质是又创建了一个局部变量 x
func()
print(x)  # 局部无法修改不可变类型的全局变量
# 1

# 尝试修改可变类型的局部变量
x = []
def func():
    x.append('嘿嘿嘿')
func()
print(x)  # 修改成功，局部可以修改可变类型的全局变量
# ['嘿嘿嘿']

# 全局访问不了局部的变量，所以不展开探讨

　　　　小结论： # 局部无法修改不可变类型的全局变量 ， # 局部可以修改可变类型的全局变量 （前提：在不使用 global  和  nonlocal  关键字的情况下）

　　通过  global  关键字在局部修改全局，修改多个用 , 隔开

x = 1  # 不可变类型
username = 'jason'
def func():
    global x,username
    x = 999  # 修改全局变量，而不是创建局部变量
    username = 'egon'
func()
print(x, username)
# 999 egon

　　通过  nonlocal  关键字在局部修改局部，修改多个用 , 隔开

def func():
    x = 1
    def index():
        x = 2
    index()
    print(x)
func()
# 1

# 想就在 index 里把 x 改了
def func():
    x = 1
    def index():
        nonlocal x
        x = 2
    index()
    print(x)
func()
# 2

 小扩展（python之禅）--- 娱乐了解

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