Области видимости

Области видимости

Данная тема очень важна в изучение и понимании, так как Python не использует никаких идентификаторов доступа, как это делается в других языках. После прочтения данного поста, вы поймете что правильное распределение областей видимостей, вполне необходимо для обеспечения нормальной работы программ, но важно запомнить: переусердствование в использовании глобальных переменных - является дурным тоном. Поэтому мы и будем учится правильно расставлять области видимости...

Область видимости - место где определяются переменные и выполняется их поиск. 

Всегда, когда  в программе используется какое то имя, интерпретатор создает, изменяет  или  отыскивает это имя в пространстве имен – в области, где находятся имена.  Когда мы говорим о поиске значения имени применительно к программному коду, под термином область видимости подразумевается пространство имен: то есть место в программном коде, где имени было присвоено значение, определяет область видимости этого имени для программного кода.

  • Имена, определяемые внутри инструкции def, видны только программному коду внутри инструкции def. К этим именам нельзя обратиться за пределами функции.

  • Имена,  определяемые  внутри  инструкции  def,  не  вступают  в  конфликт с именами, находящимися за пределами инструкции def, даже если и там и там присутствуют одинаковые имена. Имя X, которому присвоено значение за пределами данной инструкции def (например, в другой инструкции def или на верхнем уровне модуля), полностью отлично от имени X, которому присвоено значение внутри инструкции def.

Три основные области видимости:

  • Если присваивание переменной выполняется внутри инструкции def, переменная является локальной для этой функции.
  • Если присваивание производится в пределах объемлющей инструкции def, переменная является нелокальной для этой функции.
  • Если  присваивание  производится  за пределами всех инструкций def,  она
является глобальной для всего файла.

X = 99

def func():
    X = 88

Инструкция присваивания X = 99 создает глобальную переменную с именем X (она видима из любого места в файле)а инструкция X = 88 создает локальную переменную X(она видима только внутри инструкции def).

-----------------------------------------------------------------

Функции образуют локальную область видимости, а модули – глобальную. 
Эти две области взаимосвязаны между собой следующим образом:
  • Объемлющий модуль – это глобальная область видимости.Глобальные переменные для внешнего мира становятся атрибутами объекта модуля, но внутри модуля могут использоваться как простые переменные.
  • Глобальная область видимости охватывает единственный файл. Не надо заблуждаться насчет слова «глобальный» – имена на верхнем уровне файла являются глобальными только для программного кода в этом файле. Имена всегда относятся  к какому-нибудь  модулю и всегда необходимо явно импортировать модуль, чтобы иметь возможность использовать имена, определяемые в нем. Когда вы слышите слово «глобальный», подразумевайте «модуль».
  • Каждый вызов функции создает новую локальную область видимости. Всякий раз, когда вызывается функция, создается новая локальная область видимости – то есть пространство имен, в котором находятся имена, определяемые внутри функции. Каждую инструкцию def (и выражение lambda) можно представить себе, как определение новой локальной области видимости. 
  • Операция присваивания создает локальные имена, если они не были объявлены глобальными или нелокальными.  По  умолчанию все имена, которым  присваиваются значения  внутри функции, помещаются  в локальную  область  видимости. Если  необходимо  присвоить  значение  имени  верхнего  уровня в  модуле, который  вмещает функцию, это имя необходимо  объявить внутри функции глобальным с помощью инструкции global. Если необходимо присвоить значение имени, которое находится в объемлющей инструкции def, в Python 3.0 это имя необходимо объявить внутри функции с помощью инструкции nonlocal.
  • Все остальные имена являются локальными в области видимости объемлющей функции, глобальными или встроенными.

Схема разрешения  имен в языке Python называется правилом LEGB:
Когда внутри функции выполняется обращение к неизвестному имени, интерпретатор пытается отыскать его в четырех областях видимости – в  локальной (local, L), затем в локальной области любой объемлющей инструкции def (enclosing, E) или в выражении lambda, затем в глобальной (global, G) и, наконец, во встроенной (built-in, B). Поиск завершается, как только будет найдено  первое подходящее  имя.


# Глобальная область видимости
X = 99                 # X и func определены в модуле: глобальная область

def func(Y):           # Y и Z определены в функции: локальная область
    # Локальная область видимости
    Z = X + Y          # X – глобальная переменная
    return Z

func(1)                # func в модуле: вернет число 100

-----------------------------------------------------------------
X = 88                 # Глобальная переменная X

def func():
    X = 99             # Локальная переменная X: переопределяет глобальную

func()
print(X)               # Выведет 88: значение не изменилось
-----------------------------------------------------------------

Инструкция global:
  • Глобальные имена – это имена, которые определены на верхнем уровне вмещающего модуля.
  • Глобальные  имена  должны объявляться, только  если им  будут  присваиваться значения внутри функций.
  • Обращаться к глобальным именам внутри функций можно и без объявления их глобальными.

Инструкция global позволяет изменять переменные, находящиеся на верхнем уровне модуля, внутри инструкции def.
X = 88         # Глобальная переменная X

def func():
    global X
    X = 99 # Глобальная переменная X: внутри инструкции def

func()
print(X)       # Выведет 99
-----------------------------------------------------------------

y, z = 1, 2            # Глобальные переменные в модуле

def all_global():

    global x           # Объявляется глобальной для присваивания

    x = y + z          # Объявлять y, z не требуется: применяется правило LEGB
Здесь все три переменные x, y и z, используемые внутри функции all_global, являются глобальными. Переменные y и z глобальными считаются потому, что внутри функции им не присваиваются значения. Переменная x считается глобальной потому, что она перечислена в инструкции global, которая явно отображает ее на область видимости модуля.