简谈 Python3 关键字 nonlocal 使用场景

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王坤祥
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发布于: 2020 年 08 月 13 日
简谈Python3关键字nonlocal使用场景

下面是之前提过的有待提升效率的计算移动平均的方法:

def make_averager():
series = []
def averager(new_value):
series.append(new_value)
total = sum(series)
return total/len(series)
return averager

我们在文章简谈Python3中的闭包中设计的计算移动平均的方法效率并不高,原因是我们存储了所有的历史数据在列表中,然后在每次调用averager时使用sum求和。要实现同样的功能,更好的实现方法是只存储当前的总值和元素个数,使用这两个值计算移动平均值即可。

直观来思考,我们可以对代码进行如下改进(注意:代码有缺陷!)

def make_averager():
count = 0
total = 0
def averager(new_value):
count += 1
total += new_value
return total / count
return averager

尝试使用该函数,会得到如下的结果:

>>> avg = make_averager()
>>> avg(10)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "<stdin>", line 5, in averager
UnboundLocalError: local variable 'count' referenced before assignment

提示错误为变量count在赋值前进行了引用,实际上,total也存在相同的问题,只是count变量处提前抛出了UnboundLocalError异常。接下来进一步解释,首先我们需要明白一个前提,在Python中,对于一个不可变数据类型比如上述示例中的count,count+=1和count=count+1是等效的。对于可变数据类型的讨论,可以参考文章浅析Python中列表操作之*和*= 。

因此,我们在averager的定义体中为count赋值了,这会把count变成局部变量,total变量也受这个问题影响。

先前版本没遇到这个问题,因为我们没有给series赋值,我们只是调用series.append,并把它传给sum和len。也就是说,我们利用了列表是可变的对象这一事实。

但是对数字、字符串、元组等不可变类型来说,只能读取,不能更新。如果尝试重新绑定,例如count=count+1,其实会隐式创建局部变量count。这样,count就不是自由变量了,因此不会保存在闭包中。

为了解决这个问题,Python3引入了nonlocal声明。它的作用是把变量标记为自由变量,即使在函数中为变量赋予新值了,也会变成自由变量。如果为nonlocal声明的变量赋予新值,闭包中保存的绑定会更新。最新版make_averager的正确实现如下:

def make_averager():
count = 0
total = 0
def averager(new_value):
nonlocal count, total
count += 1
total += new_value
return total / count
return averager

在Python2中没有nonlocal关键字。如果要实现上面的功能需要变通的方法。基本上,这种处理方式是把内部函数需要修改的变量(如count和total)存储为可变对象(如字典或简单的实例)的元素或属性,并且把那个对象绑定给一个自由变量。

至此,我们了解了Python闭包,接下来可以使用嵌套函数正式实现装饰器了。



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日拱一卒,功不唐捐。 2017.10.17 加入

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