Namensräume

Ein Namensraum ist eine Sammlung von aktuell definierten symbolischen Namen und Informationen über ein Objekt. Ihr könnt euch einen Namensraum als ein Wörterbuch vorstellen, in dem die Schlüssel die Objektnamen und die Werte die Objekte selbst sind. Jedes dieser Schlüssel-Wert-Paare ordnet einen Namen dem entsprechenden Objekt zu.

Namespaces are one honking great idea – let’s do more of those!

– The Zen of Python, von Tim Peters

Python verwendet Namensräume mittlerweile sehr ausgiebig. Einige davon haben wir bereits in Funktionsvariablen kennengelernt: lokale, globale und nicht-lokale Variablen.

Wenn ihr euch in der Methode einer Klasse befindet, habt ihr direkten Zugriff

  1. auf den lokalen Namensraum mit den Parametern und Variablen, die in dieser Methode deklariert sind,

  2. den globalen Namensraum mit Funktionen und Variablen, die auf Modulebene deklariert sind und

  3. den eingebauten Namensraum mit den eingebauten Funktionen und eingebauten Exceptions.

Diese drei Namensräume werden in dieser Reihenfolge durchsucht.

Um die verschiedenen Namensräume in unserem Beispiel näher zu erläutern, haben wir unser bestehendes Modul so erweitert, dass deutlich wird, worauf innerhalb einer Methode zugegriffen werden kann: form_ns.py.

Einen Überblick über die Methoden, die in einem Namensraum verfügbar sind, erhaltet ihr mit

65    def namespaces(self):
66        print("Builtin namespace:", dir(__builtins__))
67        print("Global namespace:", list(globals().keys()))
68        print("Superclass namespace:", dir(Form))
69        print("Class namespace:", dir(Circle))
70        print("Instance namespace:", dir(self))
71        print("Local namespace:", list(locals().keys()))

>>> import form_ns
>>> c1 = form_ns.Circle()
>>> c1.namespaces()
['ArithmeticError', 'AssertionError', 'AttributeError', 'BaseException', 'BaseExceptionGroup', 'BlockingIOError', 'BrokenPipeError', 'BufferError', 'BytesWarning', 'ChildProcessError', 'ConnectionAbortedError', 'ConnectionError', 'ConnectionRefusedError', 'ConnectionResetError', 'DeprecationWarning', 'EOFError', 'Ellipsis', 'EncodingWarning', 'EnvironmentError', 'Exception', 'ExceptionGroup', 'False', 'FileExistsError', 'FileNotFoundError', 'FloatingPointError', 'FutureWarning', 'GeneratorExit', 'IOError', 'ImportError', 'ImportWarning', 'IndentationError', 'IndexError', 'InterruptedError', 'IsADirectoryError', 'KeyError', 'KeyboardInterrupt', 'LookupError', 'MemoryError', 'ModuleNotFoundError', 'NameError', 'None', 'NotADirectoryError', 'NotImplemented', 'NotImplementedError', 'OSError', 'OverflowError', 'PendingDeprecationWarning', 'PermissionError', 'ProcessLookupError', 'PythonFinalizationError', 'RecursionError', 'ReferenceError', 'ResourceWarning', 'RuntimeError', 'RuntimeWarning', 'StopAsyncIteration', 'StopIteration', 'SyntaxError', 'SyntaxWarning', 'SystemError', 'SystemExit', 'TabError', 'TimeoutError', 'True', 'TypeError', 'UnboundLocalError', 'UnicodeDecodeError', 'UnicodeEncodeError', 'UnicodeError', 'UnicodeTranslateError', 'UnicodeWarning', 'UserWarning', 'ValueError', 'Warning', 'ZeroDivisionError', '_', '_IncompleteInputError', '__build_class__', '__debug__', '__doc__', '__import__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'abs', 'aiter', 'all', 'anext', 'any', 'ascii', 'bin', 'bool', 'breakpoint', 'bytearray', 'bytes', 'callable', 'chr', 'classmethod', 'compile', 'complex', 'copyright', 'credits', 'delattr', 'dict', 'dir', 'divmod', 'enumerate', 'eval', 'exec', 'exit', 'filter', 'float', 'format', 'frozenset', 'getattr', 'globals', 'hasattr', 'hash', 'help', 'hex', 'id', 'input', 'int', 'isinstance', 'issubclass', 'iter', 'len', 'license', 'list', 'locals', 'map', 'max', 'memoryview', 'min', 'next', 'object', 'oct', 'open', 'ord', 'pow', 'print', 'property', 'quit', 'range', 'repr', 'reversed', 'round', 'set', 'setattr', 'slice', 'sorted', 'staticmethod', 'str', 'sum', 'super', 'tuple', 'type', 'vars', 'zip']
Global namespace: ['__name__', '__doc__', '__package__', '__loader__', '__spec__', '__file__', '__cached__', '__builtins__', 'Form', 'Square', 'Circle']
Superclass namespace: ['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'move']
Class namespace: ['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'circles', 'circumference', 'circumferences', 'diameter', 'instance_variables', 'move', 'namespaces', 'pi']
Instance namespace: ['_Circle__diameter', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'circles', 'circumference', 'circumferences', 'diameter', 'instance_variables', 'move', 'namespaces', 'pi', 'x', 'y']
Local namespace: ['self']

Über die self-Variable habt ihr auch Zugriff auf

  1. den Namensraum der Instanz mit

    • Instanz-Variablen

    • privaten Instanz-Variablen und

    • Instanz-Variablen der Superklasse,

  2. den Namensraum der Klasse mit

    • Methoden,

    • Klassenvariablen,

    • privaten Methoden und

    • privaten Klassenvariablen und

  3. den Namensraum der Superklasse mit

    • Methoden der Superklasse und

    • Klassenvariablen der Superklasse.

Diese drei Namensräume werden ebenfalls in dieser Reihenfolge durchsucht.

Den Namensraum der Instanz könnt ihr nun z.B. analysieren mit der Methode instance_variables:

73    def instance_variables(self):
74        print(
75            "Instance variables self.__diameter, self.x, self.y:",
76            self.__diameter,
77            self.x,
78            self.y,
79        )

>>> import form_ns
>>> c1 = form_ns.Circle()
>>> c1.instance_variables()
Instance variables self.__diameter, self.x, self.y: 1 0 0

Bemerkung

Während ihr auf die Methode move der Superklasse form mit self zugreifen könnt, sind jedoch private Instanz-Variablen, private Methoden und private Klassenvariablen der Superklasse so nicht zugänglich.

Wenn ihr nur Instanzen einer bestimmten Klasse ändern wollt, könnt ihr dies z.B. mit dem Garbage Collector:

>>> import forms
>>> c1 = forms.Circle()
>>> c2 = forms.Circle(2, 3, 4)
>>> s1 = forms.Square(5, 6, 7)
>>> import gc
>>> for obj in gc.get_objects():
...     if isinstance(obj, forms.Circle):
...         obj.move(3, 0)
...
>>> c1.x, c1.y
(3, 0)
>>> c2.x, c2.y
(6, 4)
>>> s1.x, s1.y
(6, 7)