CPP与Python的作用域规则比较

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这篇文章主要意图是借C++作用域规则引出Python的LEGB规则，同时带有一些我对于跨语言学习的想法。

首先提一个问题，作用域是什么？

标准解释为：限定一个名字的可用性代码范围就是这个名字的作用域。简单来说其实就是一个变量从创建到销毁的范围。

那么下一个问题？作用域有哪些？

大部分同学可能会说作用域分局部和全全局啊，局部优先局部，全局只能用全局。是的，从我们大部分人第一个学习的语言——C语言来说，的确就这两个。但是现如今的语言，就拿离C最近的C++来讲，作用域规则都是存在不同的。下面具体说明。

C++作用域

C++的作用域大致可分为下面几种，可能有疏漏，但大体如此：

1.函数原型作用域：

此作用域为c++程序中最小的作用域，生存周期最短。

例：int func（int i） i为参数，作用域类型为函数原型类型。

2.块作用域（局部作用域）：与C语言类似；

函数体或某一个模块中变量，从声明开始，到块终止时结束，例如函数，循环内声明的变量

3.静态变量作用域（局部或全局）

4.类的作用域

类中的数据和函数分为公有类（public），保护类（protected），私有类（private）

具体的规则与面向对象设计有关，这里不多提

5.命名空间作用域

namespace 命名空间名{

各种声明（class的声明，函数的声明，变量的声明，常量的声明………）}

这个概念在C中是没有的。名字空间的提出是为了解决C模块间的同名变量冲突的问题。所以里面的变量也属于全局的，但是加上了限定名。引用方式：命名空间名::标识符名

一个小建议

下面在介绍python的LEGB规则的时候，我想先给看到这篇文章的同学一个建议，也是我之前犯过的一个错误。对于程序员来说，通常首先学的C语言然后学的C++，老师上课时可能时常作比较，让我们更好的上手学习。所以我们可能会有这样一个想法：语言都这么相近，多多对比也就学会了。其实我认为这个想法不全对甚至有的时候是很错误的！就拿C和最近最相似的C++来说，C为什么没有命名空间？C为什么没有函数重载？

C/C++这么相近的语言都有各种设计上的不同，那何况是动态比静态，编译比解释，强比弱。。

所以我建议大家不要完美主义。像一些语言设计上的不同最好不要太深入，能够快速切换到另一门语言的逻辑上才是最主要最应该掌握的技能！总结来说就是一句话：可以，但没有必要！

Python的LEGB规则

还记得之前说的C++的命名空间吗？其实命名空间这个概念是脱离于语言的，很多语言都有这个设计。

那么python中命名空间的规则是什么样的呢？

​ python中一切皆对象，所以python中的变量名是字符串来表示的。

例如:

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>>> 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

Tips：python中有两个内置函数locals()和globals()用于分别打印当前模块的局部和全局的命名空间（就是个字典）

下面列出python的作用域规则，简称为LEGB，很简单

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

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：

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#!/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：

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2
3
locals  3
enclosing function locals  2
global  1

下面将Python与C++的作用域规则对比理解试一下：

我个人认为python与C++在作用域上的最大区别就是块作用域的区别。python中是没有块作用域的，比如很多人在python中使用的第一个循环语句：

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for i in range(10):
    print(i)

大家是不是认为这类比C++或Java等语言的话就是下面这样：

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for (int i=0; i<10; i++){
    System.out.println(i);
}

的确这两个运行的结果是一样的，但是最大的区别是：java中的变量i在循环结束后是被销毁的，因为超出了自己的作用域。而python的话i还是在它所归属的函数或模块的作用域内，比如将语句做一个更改：

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for i in range(10):
	print(i)
print(i)	# 结果是9

有人可能会问了，C++中有类作用域，命名空间作用域，而python只有模块作用域和内置模块作用域啊？

其实你可以把python中的函数+外部嵌套函数作用域应用到类作用域上是一样的，模块作用域其实可以类比全局作用域。而C++中的命名空间作用域在python中已经实现了，python不允许直接调用其他模块的名字空间，要加上文件名.变量才可以访问到，也就不存在不同模块间重名的问题了。

还有关于内置模块，python可以直接使用print(),help()这样的方法，而C++中并没有内置模块吧，而且C++中的内置变量是不能作为变量名的。

上面的对比除了块作用域的话，其他都有强答的嫌疑 2333… 所以说语言特性间的对比意义不大，只要能熟悉各个语言的特点，快速开发才是根本。

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