import 与全局变量

    import 与全局变量
   
Created:  Fang lungang 07/30/2007
Modified: Fang lungang 08/02/2007 09:19>
[url=file:///C:/lgfang/myhome/homepage/tmp/py-import-global.html#sec1]“出乎意料”的结果[/url]
[url=file:///C:/lgfang/myhome/homepage/tmp/py-import-global.html#sec2]原因[/url]
[url=file:///C:/lgfang/myhome/homepage/tmp/py-import-global.html#sec3]验证[/url]
[url=file:///C:/lgfang/myhome/homepage/tmp/py-import-global.html#sec4]"from M import X" vs. "import M"[/url]
由于 C、C++ 先入为主，学习 python 时总自觉、不自觉的把 python 的特性和
C、C++ 的进行类比。看到 import 就和 C 的 include 混到一起。前两天在
comp.lang.python 上看到一个讨论才对 import 真正理解了一点点。
“出乎意料”的结果
先看一个例子。下面代码的本意是想在 module m1 中定义一个全局变量 ref 然
后在 module m2 中 import 它并使用。但实际却并非如此。
# m1.py
ref = ["init"]
def changeRef():
    global ref
    ref = ["reference changed"]
def refInM1():
    return "In M1:%s;\t" % ref
# m2.py
from m1 import *
print "At the beginning:\t", refInM1(), "In M2:", ref
changeRef()
print "After changeRef:\t", refInM1(), "In M2:", ref
$ python m2.py
At the beginning:       In M1:['init']; In M2: ['init']
After changeRef:        In M1:['reference changed'];    In M2: ['init']
从上述运行结果可以看到在 m1 和 m2 分别有一份 ref 的拷贝， m1 中的函数修
改只是 m1 中的那份拷贝。可以推断，如果在 m2 中修改 ref，改的肯定是本
module 的 ref。
原因
上述现象并不是一个 bug，python 的语法就是如此。
在 python 中没有所谓的全局变量。 import 一个名字（变量名、函数名等等）
的实际作用是 (Python Reference Manual，sec. 6.12):
Import statements are executed in two steps: (1) find a module,
and initialize it if necessary; (2) define a name or names in the
local namespace (of the scope where the import statement occurs).
本文只关心第二步。考虑到在 python 中名字就是指向对象的引用，这一步可以
换言之： import 会在当前 scope 定义一个引用，这个引用和被 import 的那个
引用指向同一个对象。
明确了这个再回头来看前面的代码，结果就不难理解了(图示如下）：
1, Module m1 创建了一个列表对象 (["init"]，暂且称为 obj1) 并且定义了一
个名字（引用） ref 指向它。
2, Module m2 在 import m1 的过程中也定义了一个名字 ref，它也指向 obj1。
3, Module m2 调用 m1.changeRef。这个函数因为在 module m1 中，所以它所访
问的是 m1 中的 ref。它修改了 m1.ref, 让这个 ref 指向另一个对象
(["reference changed"])。
注意，在上述过程中 m2.ref 本身并没有改变（还是指向 obj1）；而且它所指向
的对象（obj1）也没有改变。所以 m1.ref 和 m2.ref 打印出来的结果不一样。
At the begining  ================> After changeRef called
Module 1                           Module 1
,---------,                        ,---------,
| ...     |                        | ...     |
|         |                        |         |     ,-------------------,
| ref ------------\                | ref --------->|"reference changed"|
|         |       |                |         |     `-------------------`
| ...     |       |                | ...     |
|         |       |                |         |
`---------`       V  obj1          `---------`         obj1
                ,----------,                       ,----------,
                |"init"    |                       |"init"    |
Module 2        `----------`       Module 2        `----------`
,---------,       ^                ,---------,       ^
| ...     |       |                | ...     |       |
|         |       |                |         |       |
| ref ------------/                | ref ------------/
|         |                        |         |
| ...     |                        | ...     |
|         |                        |         |
`---------`                        `---------`
验证
根据前面分析，可以得出：如果 m1.changeRef 不是改变 m1.ref 的指向而是
改变 m1.ref 所指的对象（obj1），m1.ref 和 m2.ref 打印出来的结果就应该
是一样的（因为它们都指向同一个对象）。我们可以把代码稍微修改一下来验证。
# m1_2.py
ref = ["init"]
def changeValue():
    ref[0] = "value changed"
def refInM1():
    return "In M1:%s;\t" % ref
# m2_2.py
from m1_2 import *
print "At the beginning:\t", refInM1(), "In M2:", ref
changeValue()
print "After changeValue:\t", refInM1(), "In M2:", ref
$ python m2_2.py
At the beginning:       In M1:['init']; In M2: ['init']
After changeValue:      In M1:['value changed'];        In M2: ['value changed']
"from M import X" vs. "import M"
从以上讨论我还想到一个问题：import 的两种形式中，就本文讨论的焦点而言，
import M 比 from M import X 要好。因为采用前者就不太可能犯本文一开始所
犯的错误了。当然，赋值给一个 Module 的名字的变态情况不算。