預設作用域
前段時間學了下Lua，發現Lua的預設作用域和Python是相反的。 Lua定義變數時預設變數的作用域是全域（global，這樣說不是很準確，Lua在執行x = 1這樣的語句時會從當前環境開始一層層往上找x，只有在找不到x的情況下才定義全域變數）的，而Python定義變數時預設變數的作用域是局部（local）的（目前區塊）。另外，Lua可以再定義變數時在變數前面加上local關鍵字來定義局部變量，而Python沒有類似的關鍵字，Python的變數只能定義在目前區塊中。
我們知道，全域變數是不好的，而局部變數是好的，寫程式應該盡量使用局部變數。所以一開始時我覺得Python的這種約定比較好，它的優點就是可以少打些字。寫Lua程式時不斷在心底默念“勿忘local，勿忘local”，然而還是有時會出現幾個漏網之魚並引發了一些神奇的bug。
閉包
第一次意識到Python預設作用域的問題是在使用閉包時碰到的。關於閉包，Lua教學上有一段程式碼：
function new_counter()
local n = 0
local function counter()
n = n + 1
return n
end
return counter
end
c1 = new_counter()
c2 = new_counter()
print(c1()) -- 打印1
print(c2()) -- 打印1
print(c1()) -- 打印2
print(c2()) -- 打印2
閉包的本質可以參考SICP第三章的環境模型。這裡可以簡單的想像為函數counter有一個私有成員n。
現在問題來了：我想用Python實現同樣功能的閉包？
首先直接從Lua程式碼依葫蘆畫瓢改寫成Python程式碼：
def new_counter():
n = 0
def counter():
n = n + 1
return n
return counter
然後傻眼：這個程式不能運行，第4行存取了未賦值的變數n。出錯的原因並非是Python不支援閉包，而是Python的賦值操作存取不了上一層的變數n（實際上，Python認為這是定義局部變量，而非賦值。在Python中定義局部變數與賦值運算在語法上是衝突的，Python乾脆只支援可重定義的定義語句）。由於Python預設作用域是局部的，所以當程式運行到n = n + 1時，Python認為這是一個變數定義操作，於是創建了一個（未初始化的）局部變數n——並且順利地覆蓋了new_counter這一層的n－然後試著把n + 1賦值給n，但n未初始化，n + 1沒辦法計算，所以程式報錯。
可以用個小技巧來實現閉包賦值的功能：
def new_counter():
n = [0]
def counter():
n[0] = n[0] + 1
return n[0]
return counter
這裡n[0] = n[0] + 1不會出錯
這裡n[0] = n[0] + 1不會出錯的原因是這裡的等號和前面n = n + 1的等號意義不一樣。 n[0] = n[0] + 1中的等號意思是修改n的某個屬性。事實上這個等號最後呼叫了list的__setitem__方法。而n = n + 1中的等號意思是在當前環境將n + 1這個值綁定到符號n中（如果當前環境已存在符號n，就覆蓋它）。 另外題外話：打死我不用這種寫法，多難看吶。反正Python是物件導向語言，要實作計數器，大不了寫個類別。 定義與賦值的分離先總結Python與Lua的預設作用域的特點：1、 Lua預設作用域是全域的，寫程式時要牢記local關鍵字（除非確實要定義全域變數） ，不小心忘了local也不會提示，就等著糾bug吧。 2、 Python預設作用域是局部的，雖然寫程式的思維負擔少些，但是喪失了對上層變數賦值的能力（可以改，但會讓語言更混亂）。 看來兩種預設作用域都有問題？個人認為，出現以上問題的原因是：Python和Lua沒有實現定義和賦值的分離。在Python和Lua中，像x = 1這樣的語句既可以表示定義，也可以表示賦值。其實不只是這兩種語言，其實很多高階語言都沒有實現定義和賦值的分離。定義和賦值兩者功能上很像，但是它們本質上是有差異的。 下面以x = 1為例解釋定義與賦值：定義的意思是：在當前環境中註冊符號x，並初始化為1。如果x已經存在，則報錯（不允許重定義）或覆蓋（允許重定義）。 賦值的意思是：從目前環境開始，一層層往上找直到第一次找到符號x，把它的值修改成1。如果找不到就報錯（變數不存在）。 現在我們稍微修改一下Python來實現定義和賦值的分離：用「:=」表示定義，用「=」表示賦值。然後重寫那個不能運行的new_counter例子（Python中賦值操作和定義局部變數衝突，換句話說，Python其實沒有賦值操作，所以我們只需簡單的把「=」全換成「:=」就行了） ，看看它錯在哪裡：def new_counter():
n := 0
def counter():
n := n + 1
return n
return counterdef new_counter():
n := 0
def counter():
n = n + 1
return n
return counter最後說一些Lua的情況。 Lua感覺上就把定義和賦值的分離實現了一半。帶有local關鍵字的等號語句肯定是定義了。問題是不帶local的等號語句。對於這種語句Lua是這樣做的：先試圖做賦值，如果賦值失敗（變數不存在），就在最外層環境（全域環境）定義變數。也就是說，不帶local的等號語句把定義和賦值混在一起了。另外，如果實現了定義和賦值的分離，就不需要考慮預設作用域的問題了──定義全部是在目前環境下定義，都是定義局部變數。我實在想不出在一個函數體或什麼區塊中定義全域變數的好處。
