9.2 Области видимости и пространства имен

Перед тем, как знакомиться с классами, следует рассказать о правилах языка, касающихся областей видимости. Определения классов выполняют несколько изящных приемов с пространствами имен, и Вам следует знать о работе областей видимости и пространств имен, для полного понимания происходящего.

Начнем с нескольких определений. Пространство имен определяет отображение имен в объекты. Большинство пространств имен в языке Python реализованы как словари, что, однако, никак себя не проявляет (кроме производительности) и может быть изменено в будущем. Вот несколько примеров пространств имен: множество встроенных имен (функции, исключения), глобальные имена в модуле, локальные имена при вызове функций. В этом смысле множество атрибутов объекта также образует пространство имен. Важно понимать, что между именами в разных пространствах имен нет связи. Например, два модуля могут определить функции с именем "maximize" не создавая при этом путаницы - пользователь должен ссылаться на них с использованием имени модуля в качестве приставки.

Под словом атрибут мы подразумеваем любое имя, следующее после точки: например, в выражении z.real, real является атрибутом объекта z. Строго говоря, имена в модулях являются атрибутами модуля: в выражении modname. funcname, modname является объектом-модулем и funcname является его атрибутом. В этом случае имеет место прямое соответствие между атрибутами модуля и глобальными именами, определенными в модуле: они совместно используют одно пространство имен1!

Атрибуты могут быть доступны только для чтения, а могут и допускать присваивание. Во втором случае Вы можете записать modname. attribute = 42 или даже удалить его, используя инструкцию del: del modname. attribute.

Пространства имен создаются в различные моменты времени и имеют разную продолжительность жизни. Пространство имен, содержащее встроенные имена, создается при запуске интерпретатора и существует все время его работы. Глобальное пространство имен модуля создается, когда он считывается, и, обычно, также существует до завершения работы интерпретатора. Инструкции, выполняемые на верхнем уровне, т. е. читаемые из файла-сценария или интерактивно, рассматриваются как часть модуля main , имеющего собственное глобальное пространство имен. (В действительности,

1Есть одно исключение. Объект-модуль имеет секретный атрибут dict , содержащий словарь,

используемый для реализации пространства имен модуля. Имя dict является атрибутом, однако не

является глобальным именем. Не следует использовать атрибут dict где-либо кроме отладчиков,

так как это нарушает абстракцию реализации пространства имен.

п.). Обычно из этого извлекают пользу, так как псевдонимы во многих отношениях работают аналогично указателям. Например, передача объекта в качестве аргумента достаточно эффективна, потому что реализована как передача указателя. Если функция изменяет объект, переданный в качестве аргумента, все изменения будут видны после возврата из функции - таким образом, отпадает необходимость в использовании двух различных механизмов передачи аргументов, как это сделано в языке Pascal.

9.3 Первый взгляд на классы

Классы требуют немного нового синтаксиса, добавляют три новых типа объектов и некоторое которое количество новой семантики.

встроенные имена также находятся в модуле - builtin .)

Локальное пространство имен функции создается при вызове функции и удаляется при выходе из нее (возвращается значение или генерируется исключение, которое не обрабатывается внутри функции). Безусловно, при рекурсивном вызове создается собственное локальное пространство имен для каждого вызова.

Область видимости - фрагмент программы, в котором пространство имен непосредственно доступно, то есть нет необходимости в использовании записи через точку для того, чтобы поиск имени производился в данном пространстве имен.

Несмотря на статическое определение, области видимости используются динамически. В любой момент времени выполнения программы используется ровно три вложенных области видимости (три непосредственно доступных пространства имен). Сначала поиск имени производится во внутренней области видимости, содержащей локальные имена. Далее - в средней, содержащей глобальные имена модуля. И, наконец, во внешней, содержащей встроенные имена.

Обычно локальная область видимости соответствует локальному пространству имен текущей функции (класса, метода). За пределами функции (класса, метода), локальная область видимости соответствует тому же пространству имен, что и глобальная: пространству имен текущего модуля.

Важно понимать, что область видимости определяется по тексту: глобальная область видимости функции, определенной в модуле - пространство имен этого модуля, независимо от того, откуда или под каким псевдонимом функция была вызвана. С другой стороны, реально поиск имен происходит динамически, во время выполнения. Однако язык развивается в сторону статического разрешения имен, определяемого во время "компиляции", поэтому не стоит полагаться на динамическое разрешение имен! (Фактически, локальные переменные уже определяются статически.)

В языке Python есть особенность: присваивание всегда производится имени в локальной области видимости, если перед этим не было указано явно (инструкция global), что переменная находится в глобальной области видимости. Присваивание не копирует данные - оно только привязывает имя к объекту. То же самое верно и для удаления: инструкция del x удаляет имя x из пространства имен, соответствующего локальной области видимости. В сущности, все операции, которые вводят новые имена, используют локальную область. Так, импортирование модуля и определение функции привязывают модуль или функцию к локальной области видимости.

class имя класса: инструкциях

инструкциям

Определение класса, подобно определению функции (инструкция class, как и def), должно быть выполнено перед тем, как класс можно будет использовать. (Предполагается, что Вы можете поместить определение класса в одну из ветвей инструкции if или в тело функции.)

На практике инструкции внутри определения класса обычно являются определениями функций, но разрешены, и иногда полезны, другие инструкции. Определение функции внутри класса имеет специфическую форму записи списка аргументов, продиктованную соглашениями по вызову методов. Мы вернемся к этим особенностям позже.

Когда выполняется определение класса, создается новое пространство имен и используется в качестве локальной области видимости при выполнении инструкций в теле определения. Таким образом, все присваивания производятся именам из нового пространства имен. В частности, определение функции создает соответствующее имя в пространстве имен класса.

По окончании выполнения определения функции, создается объект-класс. По существу он является "оболочкой" пространства имен, созданного определением класса. В следующем разделе мы расскажем об объектах-классах более подробно. Исходная область видимости (которая была перед выполнением определения класса) восстанавливается, и объект-класс привязывается к имени класса (в приведенном примере - имя класса) в пространстве имен, соответствующему исходной области видимости.

9.3.2 Объекты-классы

Объекты-классы поддерживают два вида операций: доступ к атрибутам и создание экземпляра класса.

Доступ к атрибутам объекта-класса осуществляется так же, как и для других объектов языка Python: obj. attrname. Действительными именами атрибутов являются все имена, помещенные в пространство имен класса при создании объекта-класса. Пусть определение класса выглядит следующим образом:

class MyClass:

Простой пример класса

9.3.1 Синтаксис определения класса

Простейшая модель определения класса выглядит следующим образом: