Python LEGB规则

---

本篇总结了Python中的命名空间及LEGB原则

---

写在前面的话
之所以有这篇总结，是因为在当初学习及使用Python的过程中发现，理解Python的LEGB原则是理解Python命名空间的关键，而理解Python的命名空间又是理解Python中许多语法规定的关键。所以，Python的LEGB原则就成为Python中一个非常核心的内容，因而，也就有了本篇。

OK，下面开始正文
----------------------傲娇的分割线--------------------------

1. 命名空间

先来一段概要总结：

白话一点讲：命名空间是对变量名的分组划分。
不同组的相同名称的变量视为两个独立的变量，因此隶属于不同分组（即命名空间）的变量名可以重复。
命名空间可以存在多个，使用命名空间，表示在该命名空间中查找当前名称。

虽然命名空间是一个跟具体语言无关的概念，但是，不同的语言由于机制不同，因此在表现上还是有差别的。例如下述Python的例子：

x = 10
def foo():
    global x
    x += 1
    print x

在这个例子中，使用函数外部的变量x之前需要使用global关键字。这在C++中是不需要的。
所以，在理解Python的命名空间时，不能C++的规则来套，因为语法规则属于机制的实现。
那么，如何理解Python的命名空间呢？

在C语言中，存在命名空间的概念，但是并没有提供对命名空间的支持，因此，在编写C程序的过程中，很容易发生名称碰撞（name collision），而避免这一问题，基本靠程序员自身来完成。为了解决这个问题C++中提供了namespace关键字支持。关于这个话题，可以参考这里。为了不分散话题，就不详细展开了。
根据我的经验，理解Python的命名空间，从变量入手是个不错的选择。
在C语言中，变量名是内存地址的别名。但是由于Python一切皆对象，所以在Python中变量名是字符串对象。
例如：

>>> a = 10

表示建立字符串对象a与Number对象10之间的对应关系。由于这是一种映射关系，所以，可以使用键-值的形式来表示，即{name : object}。
前面已经说过，命名空间是对变量名的分组划分，所以，Python的命名空间就是对许多键-值对的分组划分，即，键值对的集合，因此：

Python的命名空间是一个字典，字典内保存了变量名称与对象之间的映射关系

好了，到这里，终于可以引入本篇的重点LEGB，呼～

2. LEGB

LEGB含义解释：
L-Local(function)；函数内的名字空间
E-Enclosing function locals；外部嵌套函数的名字空间(例如closure)
G-Global(module)；函数定义所在模块（文件）的名字空间
B-Builtin(Python)；Python内置模块的名字空间

前面讲到，Python的命名空间是一个字典，字典内保存了变量名称与对象之间的映射关系，因此，查找变量名就是在命名空间字典中查找键-值对。
Python有多个命名空间，因此，需要有规则来规定，按照怎样的顺序来查找命名空间，LEGB就是用来规定命名空间查找顺序的规则。

LEGB规定了查找一个名称的顺序为：local-->enclosing function locals-->global-->builtin

举个栗子来说明：

#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8

x = 1 

def foo():
    x = 2 
    def innerfoo():
        x = 3 
        print 'locals ', x
    innerfoo()
    print 'enclosing function locals ', x

foo()
print 'global ', x

运行结果：

locals  3
enclosing function locals  2
global  1

对上例稍加改动

#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8

x = 1 

def foo():
    x = 2 
    def innerfoo():
    #    x = 3                  #此处改动：注释掉
        print 'locals ', x
    innerfoo()
    print 'enclosing function locals ', x

foo()
print 'global ', x

运行结果

locals  2
enclosing function locals  2
global  1

可以发现：当注释掉x = 3以后，函数innerfoo内部查找到的x是x = 2。

在上述两个例子中，从内到外，依次形成四个命名空间：
def innerfoo():：Local， 即函数内部命名空间；
def foo():：Enclosing function locals；外部嵌套函数的名字空间
module(文件本身)：Global(module)；函数定义所在模块（文件）的名字空间
Python内置模块的名字空间：Builtin

x = 3 属于函数内部命名空间，当被注释掉之后，函数innerfoo内部通过print x 使用x这个名称时，触发了名称查找动作。
首先在Local命名空间查找，没有找到，然后到Enclosing function locals命名空间查找，查找成功，然后调用。

写在最后
通过上面的分析可以发现，Python在确定一个变量的核心规则是LEGB，只有熟悉LEGB规则，才能清楚在程序执行过程中调用的变量究竟是什么。