Python变量作用域(入门必读)

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在程序中定义一个变量时,这个变量是有作用范围的,变量的作用范围被称为它的作用域。 根据定义变量的位置,变量分为…

在程序中定义一个变量时,这个变量是有作用范围的,变量的作用范围被称为它的作用域

根据定义变量的位置,变量分为两种:

  • 局部变量:在函数中定义的变量,包括参数,都被称为局部变量。
  • 全局变量:在函数外面、全局范围内定义的变量,被称为全局变量。

每个函数在执行时,系统都会为该函数分配一块“临时内存空间”,所有的局部变量都被保存在这块临时内存空间内。当函数执行完成后,这块内存空间就被释放了,这些局部变量也就失效了,因此离开函数之后就不能再访问局部变量了。

全局变量意味着它们可以在所有函数内被访问。

不管是在函数的局部范围内还是在全局范围内,都可能存在多个变量,每个变量“持有”该变量的值。从这个角度来看,不管是局部范围还是全局范围,这些变量和它们的值就像一个“看不见”的字典,其中变量名就是字典的 key,变量值就是字典的 value。

实际上,Python 提供了如下三个工具函数来获取指定范围内的“变量字典”:

  1. globals():该函数返回全局范围内所有变量组成的“变量字典”。
  2. locals():该函数返回当前局部范围内所有变量组成的“变量字典”。
  3. vars(object):获取在指定对象范围内所有变量组成的“变量字典”。如果不传入object 参数,vars() 和 locals() 的作用完全相同。

globals() 和 locals() 看似完全不同,但它们实际上也是有联系的,关于这两个函数的区别和联系大致有以下两点:

  • locals() 总是获取当前局部范围内所有变量组成的“变量字典”,因此,如果在全局范围内(在函数之外)调用 locals() 函数,同样会获取全局范围内所有变量组成的“变量字典”;而 globals() 无论在哪里执行,总是获取全局范围内所有变量组成的“变量字典”。
  • 一般来说,使用 locals() 和 globals() 获取的“变量字典”只应该被访问,不应该被修改。但实际上,不管是使用 globals() 还是使用 locals() 获取的全局范围内的“变量字典”,都可以被修改,而这种修改会真正改变全局变量本身:但通过 locals() 获取的局部范围内的“变量字典”,即使对它修改也不会影响局部变量。

下面程序示范了如何使用 locals()、globals() 函数访问局部范围和全局范围内的“变量字典”:

  def test ():      age = 20      # 直接访问age局部变量      print(age) # 输出20      # 访问函数局部范围的“变量数组”      print(locals()) # {'age': 20}      # 通过函数局部范围的“变量数组”访问age变量      print(locals()['age']) # 20      # 通过locals函数局部范围的“变量数组”改变age变量的值      locals()['age'] = 12      # 再次访问age变量的值      print('xxx', age) # 依然输出20      # 通过globals函数修改x全局变量      globals()['x'] = 19  x = 5  y = 20  print(globals()) # {..., 'x': 5, 'y': 20}  # 在全局访问内使用locals函数,访问的是全局变量的“变量数组”  print(locals()) # {..., 'x': 5, 'y': 20}  # 直接访问x全局变量  print(x) # 5  # 通过全局变量的“变量数组”访问x全局变量  print(globals()['x']) # 5  # 通过全局变量的“变量数组”对x全局变量赋值  globals()['x'] = 39  print(x) # 输出39  # 在全局范围内使用locals函数对x全局变量赋值  locals()['x'] = 99  print(x) # 输出99

从上面程序可以清楚地看出,locals() 函数用于访问特定范围内的所有变量组成的“变量字典”,而 globals() 函数则用于访问全局范围内的全局变量组成的“变量字典”。

在使用 globals() 或 locals() 访问全局变量的“变量字典”时,将会看到程序输出的“变量字典”默认包含了很多变量,这些都是 Python 主程序内置的,读者暂时不用理会它们。

全局变量默认可以在所有函数内被访问,但如果在函数中定义了与全局变量同名的变量,此时就会发生局部变量遮蔽(hide)全局变量的情形。例如如下程序:

  name = 'Charlie'  def test ():      # 直接访问name全局变量      print(name) # Charlie  test()  print(name)

上面程序中,第 4 行直接访问 name 变量,这是允许的,此时程序将会输出 Charlie。如果在此之后增加如下一行代码:

name = '孙悟空'

再次运行该程序,将会看到如下错误:

UnboundLocalError : local variable ‘name’ referenced before assignment

该错误提示粗体字代码所访问的 name 变量还未定义。这是什么原因呢?这正是由于程序在 test() 函数中增加了“name='孙悟空'”一行代码造成的。

Python 语法规定,在函数内部对不存在的变量赋值时,默认就是重新定义新的局部变量。因此这行代码相当于重新定义了 name 局部变量,这样 name 全局变量就被遮蔽了,所以程序会报错。

为了避免这个问题,可以通过以下两种方式来修改上面程序:

  1. 访问被遮蔽的全局变量。如果希望程序依然能访问 name 全局变量,且在函数中可重新定义 name 局部变量,也就是在函数中可以访问被遮蔽的全局变量,此时可通过 globals() 函数来实现,将上面程序改为如下形式即可:
      name = 'Charlie'  def test ():      # 直接访问name全局变量      print(globals()['name'])  # Charlie      name = '孙悟空'  test()  print(name)  # Charlie
  2. 在函数中声明全局变量。为了避免在函数中对全局变量赋值(不是重新定义局部变量),可使用 global 语句来声明全局变量。因此,可将程序改为如下形式:
      name = 'Charlie'  def test ():      # 声明name是全局变量,后面的赋值语句不会重新定义局部变量      global name      # 直接访问name全局变量      print(name)  # Charlie      name = '孙悟空'  test()  print(name)  # 孙悟空

    增加了“global name”声明之后,程序会把 name 变量当成全局变量,这意味着 test() 函数后面对 name 赋值的语句只是对全局变量赋值,而不是重新定义局部变量。

关于作者: Python基础入门教程

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