Python函数高级（命名空间、作用域、装饰器）

命名空间

在Python中每个函数、类、模块都有自己的命名空间，这个空间负责保存这个东西创建的变量名和对应的对象。当Python解释器执行某个函数或者类时，会自动创建一个与函数或类相对应的命名空间。

局部命名空间

在函数内部声明的变量，只在函数内部有效，也就是说，在函数外部是访问不到的。

def f():
    a = 1
    print(a) # 1

f()
print(a) # NameError: name 'a' is not defined

类似地，因为Python函数是可以嵌套的，所以每个内部函数也会创建一个属于自己的命名空间。

全局命名空间

当Python程序运行时，会自动创建一个全局命名空间（也可以称为模块命名空间），这个空间的生命期和整个程序是一致的，其中的变量在整个程序中都可以进行访问。

在模块中声明的函数、类、变量都属于全局命名空间，这些变量的作用域在整个模块中都是有效的。

a = 1

def f():
    print(a)

f() # 1

内置命名空间

Python解释器自动创建的命名空间，其中存放了Python内置的函数和变量。这些名称在Python程序中无须声明即可直接使用。

作用域

Python中的作用域也是和命名空间紧密相关的，简单来说，作用域定义了一个名称（变量名、函数名、类名）在程序的哪个地方可以被访问到。

Python中有L（Local）、E（Enclosing）、G（Global）、B（Built-in）4种作用域。

L作用域

L作用域又称局部作用域，表示在当前函数内部定义的函数或变量，只在函数的局部范围内有效；在函数外部是无法访问的。

def f():
    x = 'Hello, Python!'
    def g():
        print(x)
    g()

f() # Hello, Python!

在上面的代码中，g函数就是在f内部定义的函数，它所在的作用域是L，g函数可以访问到外部的变量x，因为x在f函数内部定义了，是属于f函数的局部变量。

E作用域

E作用域又称封闭作用域，表示在一个嵌套函数中访问到外层函数的变量，只要嵌套的关系成立，就能够访问到外层函数中的变量。

def f():
    x = 'Hello, Python!'
    def g():
        print(x)
    return g

h = f()
h() # Hello, Python!

上面代码中，g函数嵌套在f函数内部，因此在g函数中可以访问到f函数内部的变量x。注意，在这个示例中，f函数返回的是g函数，所以h就是g函数，调用h实际上是调用g函数。

G作用域

G作用域表示全局作用域，其中的变量是在整个程序中都有用的。

x = 123

def f():
    print(x)

f() # 123

B作用域

B作用域表示内置作用域，其中的变量是Python语言自带的，可以直接使用。

例如：

print(123)

这里print函数就是内置函数，在Python程序中可以直接使用。

装饰器

装饰器是Python语言中非常常见的一个特性，它可以动态地修改一个函数或类的行为，而不需要对函数或类本身进行修改。

定义装饰器

可以通过定义一个函数，这个函数会接收一个函数作为参数并返回一个函数。这个函数就是装饰器的定义。

例如：

def my_decorator(func):
    def wrapper():
        print('Before the function is called.')
        func()
        print('After the function is called.')

    return wrapper

上面的代码定义了一个名为my_decorator的装饰器函数，这个函数接收一个函数作为参数，在内部定义一个名为wrapper的函数，wrapper这个函数就是执行实际函数前后需要附加行为的地方。在完成wrapper函数的定义后，将其作为结果返回。

使用装饰器

定义了一个装饰器之后，可以通过在函数定义时应用这个装饰器来改变原有函数的行为。

例如：

@my_decorator
def say_hello():
    print('Hello, World!')

@my_decorator语句表明现在要对say_hello函数进行装饰，将my_decorator这个装饰器应用在say_hello上面。

多个装饰器的应用

可以对一个函数应用多个装饰器。

例如：

def my_decorator1(func):
    def wrapper():
        print('Before the function is called by decorator1.')
        func()
        print('After the function is called by decorator1.')

    return wrapper

def my_decorator2(func):
    def wrapper():
        print('Before the function is called by decorator2.')
        func()
        print('After the function is called by decorator2.')

    return wrapper

@my_decorator1
@my_decorator2
def say_hello():
    print('Hello, World!')

在这个示例中，say_hello函数先被my_decorator2装饰器装饰，然后再被my_decorator1装饰器装饰。这意味着my_decorator1的wrapper函数将实际被传递到my_decorator2的wrapper函数中。这样一来，在调用say_hello函数时，首先会执行my_decorator2的wrapper函数，然后执行my_decorator1的wrapper函数，最后才执行实际函数。