简述 Python 中变量作用域的规则

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王坤祥
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发布于: 2020 年 08 月 13 日
简述Python中变量作用域的规则

介绍这一题目的目的是引出python中较为高级的话题---闭包和装饰器。



在下面的例子中,定义并测试一个函数,它读取两个变量的值:一个是局部变量a,是函数的参数; 另一个是变量b,这个函数没有定义它。



>>> def f1(a):
... print(a)
... print(b)
...
>>> f1(1)
1
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "<stdin>", line 3, in f1
NameError: name 'b' is not defined



出现此结果完全在意料范围内,因为我们压根从来没有定义过变量b。如果我们在调用函数f1前定义变量b,那么不会存在问题,因为此处的b是全局变量

>>> b=2
>>> f1(1)
1
2



下面来一个较为特殊的例子

>>> b=2
>>> def f2(a):
... print(a)
... print(b)
... b=3
...
>>> f2(1)
1
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
File "<stdin>", line 3, in f2
UnboundLocalError: local variable 'b' referenced before assignment

可以看到在赋值之前,第二个print失败了,提示局部变量b在赋值前被引用了



实际上,Python 编译函数的定义体时,它判断 b 是局部变量,因为在函数中给它赋值了。生成的字节码证实了这种判断(后面会讨论),Python 会尝试从本地环境获取 b。后面调用f2(1)时,f2的定义体会获取并打印局部变量 a 的值,但是尝试获取局部变量 b 的值时,发现 b 没有绑定值。



这是Python的设计选择:Python不要求声明变量类型,但是默认在函数定义体中赋值的变量是局部变量。如果在函数中赋值时想让解释器把 b 当成全局变量,要使用 global 声明:

>>> b=2
>>> def f3(a):
... global b
... print(a)
... print(b)
... b=3
...
>>> f3(1)
1
2
>>> b
3
>>> f3(1)
1
3
>>> b=30
>>> b
30
>>> f3(1)
1
30



接下来,我们看一下f1和f2的字节码:





对于f1函数的反汇编:



  1. LOAD_GLOBAL加载全局名称 print。

  2. LOAD_FAST加载本地名称 a。

  3. LOAD_GLOBAL加载全局名称 b。



对于f2函数的反汇编:



4. LOAD_FAST加载本地名称 b。这表明,编译器把 b 视作局部变量,即使在后面才为 b 赋值。



对于函数f3的反汇编如下图所示,可以看到变量b为全局变量。





至此,我们可以基本了解python函数中变量作用域的问题,这将为后面理解Python闭包和装饰器的学习打下基础。



推荐阅读:

简谈Python3中的闭包





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日拱一卒,功不唐捐。 2017.10.17 加入

不懂热能的低温工程师不是好程序猿

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