什么是Python变量作用域
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”:
globals():该函数返回全局范围内所有变量组成的“变量字典”。
locals():该函数返回当前局部范围内所有变量组成的“变量字典”。
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”:
deftest(): 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”。
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' deftest(): #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:localvariable‘name'referencedbeforeassignment
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:
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' deftest(): #直接访问name全局变量 print(globals()['name'])#Charlie name='孙悟空' test() print(name)#Charlie
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' deftest(): #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 globalname #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“globalname”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。
知识点扩展:
python3之变量作用域
作用域:指命名空间可直接访问的python程序的文本区域,这里的‘可直接访问'意味着:对名称的引用(非限定),会尝试在命名空间中查找名称;
- L:local,局部作用域,即函数中定义的变量;
- E:enclosing,嵌套的父级函数的局部作用域,即包含此函数的上级函数的局部作用域,但不是全局的;
- G:globa,全局变量,就是模块级别定义的变量;
- B:built-in,内建作用域,系统固定模块里面的变量,比如:int,bytearray等
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