從局部變數和全域變數解析Python中變數的作用域

無論是以類別為基礎的面相物件程式設計,或單純函數內部變數的定義,變數的作用域始終是Python學習中一個必須理解掌握的環節,下面我們從局部變數和全域變數開始全面解析Python中變數的作用域,需要的朋友可以參考下

理解全域變數與局部變數
1.定義的函數內部的變數名稱如果是第一次出現， 且在=符號前，那麼就可以認為是定義為局部變數。在這種情況下，不論全域變數中是否用到該變數名，函數中使用的都是局部變數。例如：

  num = 100
  def func():
    num = 123
    print num
  func()

輸出結果是123。說明函數中定義的變數名num是局部變量，覆蓋全域變數。再例如：

  num = 100
  def func():
    num += 100
    print num
  func()

輸出結果是：UnboundLocalError: local variable 'num' referenced before assignment。提示錯誤：局部變數num在賦值前被應用。也就是說變數沒有定義就被錯誤使用。由此再次證明這裡定義的是局部變量，而不是全域變數。

2.函數內部的變數名稱如果是第一次出現，且出現在=符號後面，且在先前已定義為全域變量，則這裡將引用全域變數。例如：

  num = 100
  def func():
    x = num + 100
    print x
  func()

輸出結果是200。如果變數名num在先前沒有被定義為全域變量，則會出現錯誤提示：變數沒有定義。例如：

  def func():
    x = num + 100
    print x
  func()

輸出結果是：NameError: global name 'num' is not defined。

3.函數中使用某個變數時，如果該變數名稱既有全域變數也有局部變量，則預設使用局部變數。例如：

  num = 100
  def func():
    num = 200
    x = num + 100
    prinx x
  func()

輸出結果是300。

4.在函數中將某個變數定義為全域變數時需要使用關鍵字global。例如：

  num = 100
  def func():
    global num
    num = 200
    print num
  func()
  print num

輸出結果分別是200和200。這說明函數中的變數名num被定義為全域變量，並被賦值為200。再例如：

  num = 100
  def func():
    global num
    num = 200
    num += 100
    print num
  func()
  print num

#輸出結果分別是300和300。

結合上文對全域變數和局部變數的應用場景的整理結果，我嘗試對input fields中的教學程式碼的前半部做一些分析（中文部分的註解）：

  # calculator with all buttons

  import simplegui

  # intialize globals
  store = 0
  operand = 0

這裡呼叫了simplegui模組，可以在http://www.php.cn/操作無誤。但是該模組無法直接在python環境中使用，需要先安裝SimpleGUICS2Pygame套件。

  # event handlers for calculator with a store and operand

  def output():
  """prints contents of store and operand"""
    print "Store = ", store
    print "Operand = ", operand
    print ""

在定義的函數output()中直接使用了全域變數store和operand。可以參考第2點。

  def swap():
  """ swap contents of store and operand"""
    global store, operand
    store, operand = operand, store
    output()

在定義的函數swap()中首先對store和operand做了全域變數的定義。如果不這樣操作，那麼就會出現沒有賦值就被使用的錯誤提示。可以參考第1點。同時是不是可以這樣理解：函數swap()中，在沒有關鍵字global的情況下，store和operand是預設局部變量，而=右邊的部分在沒有賦值的情況被使用是錯誤的。可以參考第3點。

  def add():
  """ add operand to store"""

    global store
    store = store + operand
    output()

在這裡我碰到了兩週課程學習以來的第一個難題：那就是為什麼add()函數中只定義了store為全域變量，而沒有相同地去定義operand。現在結合第1點來看，是因為store作為局部變數沒有事先賦值，不能直接使用，而operand是可以直接呼叫先前定義的全域變數來使用的。

變數作用域
變數作用域（scope）在Python中是一個容易掉坑的地方。
Python的作用域一共有4中，分別是：

L （Local） 局部作用域
E （Enclosing） 閉包函數外的函數中
G （Global） 全域作用域
B （Built-in） 內建作用域
以L --> E --> G -->B 的規則查找，即：在局部找不到，便會去局部外的局部找（例如閉包），再找不到就會去全域找，再者到內建找。

Python除了def/class/lambda 外，其他如: if/elif/else/  try/except  for/while並不能改變其作用域。定義在他們之內的變量，外部還是可以存取。

>>> if True:
...   a = 'I am A'
... 
>>> a
'I am A'

定義在if語言中的變數a，外部還是可以存取的。
但需要注意如果if被 def/class/lambda 包裹，在內部賦值，就變成了此 函數/類別/lambda 的局部作用域。
在 def/class/lambda內賦值，就變成了其局部的作用域，局部作用域會覆寫全域作用域，但不會影響全域作用域。

g = 1 #全局的
def fun():
  g = 2 #局部的
  return g

print fun()
# 结果为2
print g
# 结果为1

但要注意，有時候想在函數內部引用全域的變量，疏忽了就會出現錯誤，例如：

#file1.py
var = 1
def fun():
  print var
  var = 200
print fun()

#file2.py
var = 1
def fun():
  var = var + 1
  return var
print fun()

这两个函数都会报错UnboundLocalError: local variable 'var' referenced before assignment
在未被赋值之前引用的错误！为什么？因为在函数的内部，解释器探测到var被重新赋值了，所以var成为了局部变量，但是在没有被赋值之前就想使用var，便会出现这个错误。解决的方法是在函数内部添加 globals var 但运行函数后全局的var也会被修改。

闭包Closure
闭包的定义：如果在一个内部函数里，对在外部函数内（但不是在全局作用域）的变量进行引用，那么内部函数就被认为是闭包(closure)

函数嵌套/闭包中的作用域：

a = 1
def external():
  global a
  a = 200
  print a

  b = 100
  def internal():
    # nonlocal b
    print b
    b = 200
    return b

  internal()
  print b

print external()

一样会报错- 引用在赋值之前，Python3有个关键字nonlocal可以解决这个问题，但在Python2中还是不要尝试修改闭包中的变量。 关于闭包中还有一个坑：

from functools import wraps

def wrapper(log):
  def external(F):
    @wraps(F)
    def internal(**kw):
      if False:
        log = 'modified'
      print log
    return internal
  return external

@wrapper('first')
def abc():
  pass

print abc()

也会出现 引用在赋值之前 的错误，原因是解释器探测到了 if False 中的重新赋值，所以不会去闭包的外部函数（Enclosing）中找变量，但 if Flase 不成立没有执行，所以便会出现此错误。除非你还需要else: log='var' 或者 if True 但这样添加逻辑语句就没了意义，所以尽量不要修改闭包中的变量。

好像用常规的方法无法让闭包实现计数器的功能，因为在内部进行 count +=1 便会出现 引用在赋值之前 的错误，解决办法：（或Py3环境下的 nonlocal 关键字）

def counter(start):
    count =[start]
    def internal():
      count[0] += 1
      return count[0]
    return internal

count = counter(0)
for n in range(10):
  print count()
# 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10

count = counter(0)
print count()
# 1

由于 list 具有可变性，而字符串是不可变类型。

locals() 和 globals()
globals()
global 和 globals() 是不同的，global 是关键字用来声明一个局部变量为全局变量。globals() 和 locals() 提供了基于字典的访问全局和局部变量的方式

比如：如果函数1内需要定义一个局部变量，名字另一个函数2相同，但又要在函数1内引用这个函数2。

def var():
  pass

def f2():
  var = 'Just a String'
  f1 = globals()['var']
  print var
  return type(f1)

print f2()
# Just a String
# <type &#39;function&#39;>

locals()
如果你使用过Python的Web框架，那么你一定经历过需要把一个视图函数内很多的局部变量传递给模板引擎，然后作用在HTML上。虽然你可以有一些更聪明的做法，还你是仍想一次传递很多变量。先不用了解这些语法是怎么来的，用做什么，只需要大致了解locals()是什么。
可以看到，locals()把局部变量都给打包一起扔去了。

@app.route('/')
def view():
  user = User.query.all()
  article = Article.query.all()
  ip = request.environ.get('HTTP_X_REAL_IP',     request.remote_addr)
  s = 'Just a String'
  return render_template('index.html', user=user,
      article = article, ip=ip, s=s)
  #或者 return render_template('index.html', **locals())

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