Python变量作用域详解

1.示例

在对变量作用域进行讲解之前，我们先看一个简单的例子：

# 例1b = 6def f1(a):    print(a)    print(b)print(f1(3))输出：36None

# 例2b = 6def f1(a):    print(a)    print(b)    b = 8print(f1(3))输出：3Traceback (most recent call last):UnboundLocalError: local variable "b" referenced before assignment

我们观察到例1的代码没有问题，但是例2中的代码print(b)却直接报错，报错提示：局部变量b在对其赋值前被引用了。

我们先给出原因分析：

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b赋值了。生成的字节码证实了这种判断，Python会尝试从本地环境中获取b。后面调用f2(3)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，即b没有赋值。

这不是缺陷，是设计选择：Python不要求声明变量，但是会假定在函数定义体中赋值的变量是局部变量。

看到这里，我们肯定已经想到了变量的作用域可以分为局部和全局，对应的变量我们可以称之为局部变量和全局变量。

在讲解具体的全局变量与局部变量相互转换的方法前（或者说如何让我们写出正确的代码），请允许我先对局部变量和全局变量进行介绍。

2.变量作用域

上一节中我们通过一个例子，引出了局部变量以及全局变量，那么什么是局部变量，什么是全局变量？

局部变量：在某个函数中声明的，只能在该函数中调用它。如果试图在超出范围的地方调用，则会造成程序报错。

全局变量：在整个py文件中声明的，全局范围内都可以访问。

# 全局变量b，局部变量ab= 10def test():    a = 1    print("test")    print("a: ", a)    print("b: ", b)print(test())print("b: ", b)print(a)输出：testa:  1b:  10Noneb:  10NameError: name "a"isnot defined

3.如何正确运用变量作用域

• 对1.示例中的程序进行修正：

# 如果在函数中赋值的时候想让解释器把b当成全局变量，要使用global声明。b = 6def f1(a):    global b    print(a)    print(b)    b = 8print(f1(3))print(b)输出：36None8

在上例中，我们在f1函数的定义体中加上了global b代码，通过关键字global，将局部变量变成全局变量。此时代码运行到print(b)时，会从整个py文件中往前寻找变量b的值，直到找到b。从这里就可以看到，即使我们添加了global b代码，我们也不能不在print(b)前面定义变量b。

def f1(a):    global b    print(a)    print(b)    b = 8print(f1(3))输出：NameError: name "b"isnot defined

• 在函数定义体中修改变量的值会被Python认为其为局部变量

# 示例1g_count = 0def global_test():    g_count = 1    print(g_count)global_test()输出：1# 示例2g_count = 0def global_test():    print(g_count)global_test()输出：0# 示例3# 直接报错，在global_test定义体中g_count提示unresolved referenceg_count = 0def global_test():    g_count += 1    print(g_count)global_test()输出：UnboundLocalError: local variable "g_count" referenced before assignment

在上例中，我们发现示例3直接报错，提示局部变量g_count在分配前被引用。为什么会造成这个错误？因为我们没有在global_test函数定义体中对局部变量g_count赋值，导致g_count += 1报错。需记住："如果内部函数有引用外部函数的同名变量或者全局变量，并且对这个变量有修改。那么Python会认为它是一个局部变量"。我们可以通过两种方式将上面的示例3中的代码进行修改：

# 方式1：在函数定义体中对局部变量g_count进行赋值g_count = 0def global_test():    g_count = 10    g_count += 1    print(g_count)# 方式2：将局部变量变成全部变量，同时需要注意的是，该方式同时也对全局变量g_count进行了修改，其值变为1。而方式1不会对全局变量g_count进行修改g_count = 0def global_test():    global g_count    g_count += 1    print(g_count)

• nonlocal关键字用来在函数或其他作用域中使用外层（非全局）变量

def make_counter():    count = 0    def counter():        nonlocal count        count += 1        return count    return counterdef make_counter_test():    mc = make_counter()    print(mc())    print(mc())    print(mc())make_counter_test()输出：123

其实在上例中，体现了闭包的概念。这里我们不做展开，后续再对闭包进行详细介绍。

• 函数定义体中的局部、全局变量

def scope_test():    def do_local():        spam = "local spam"# 此函数定义了另外的一个spam字符串变量，并且生命周期只在此函数内。此处的spam和外层的spam是两个变量，如果写出spam = spam + "local spam" 会报错    def do_nonlocal():        nonlocal spam  # 使用外层的spam变量        spam = "nonlocal spam"    def do_global():        global spam        spam = "global spam"    spam = "test spam"    do_local()    print("After local assignmane:", spam)    do_nonlocal()    print("After nonlocal assignment:", spam)    do_global()    print("After global assignment:", spam)scope_test()print("In global scope:", spam)输出：After local assignmane: test spamAfter nonlocal assignment: nonlocal spamAfter global assignment: nonlocal spamIn global scope: global spam

上例中需要的是do_global()的作用，注意下面的输出。

• 函数定义体中全局变量的修改

# 示例1def add_b():    global b    b = 42    def do_global():        global b        b = b + 10        print(b)    do_global()    print(b)add_b()print(b)输出：525252

上例中，在函数add_b内global定义的变量b，只能在函数do_global内引用，如果要在do_global内修改，必须在do_global函数里面声明global  b，表明是修改外面的全局变量 b。

"在函数add_b内global定义的变量b，只能在函数do_global内引用"怎么理解？请看下例：

# 示例2def add_b():    global b    b = 42   print(b)输出：NameError: name "b"isnot defined

那我们如何对上例进行修改？其实很简单，我们只需要在调用b之前，调用一下add_b即可。

# 示例3def add_b():    global b    b = 42    add_b()print(b)输出：42

我们对上面的示例3进行修改，注释掉do_global函数定义体中的global b语句。发现程序又报错了。

# 示例4def add_b():    global b    b = 42    def do_global():        #global b        b = b + 10        print(b)    do_global()    print(b)    add_b()输出：UnboundLocalError: local variable "b" referenced before assignment

具体原因还是和上面一样，do_global中定义的b又被当前的局部变量，而我们有没有对局部变量b进行赋值，所以报错。

• 嵌套函数中的global和nonlocal关键字

# 示例1def add_b():    b = 42    def do_global():        global b        b = 10        print(b)    do_global()    print(b)add_b()print(b)输出：104210

# 示例2def add_b():    b = 42    def do_global():        nonlocal b        b = 10        print(b)    do_global()    print(b)add_b()# print(b)  直接报错：NameError: name "b" is not defined输出：1010

从上面的示例1和示例2可以看出，嵌套函数中的global和nonlocal关键字的不同作用。示例1中global则会将b变成全局变量，从而在外面可以被调用。而示例2中的nonlocal只会让b在函数定义体中调用。

# 示例3def add_b():    # b = 42    def do_global():        nonlocal b        b = 10        print(b)    do_global()    # print(b)add_b()输出：SyntaxError: no binding fornonlocal"b" found

即示例3中nonlocal b要绑定一个局部变量。即需要在add_b中以及do_global外定义b并进行赋值。

# 示例4def add_b():    # b = 42    def do_global():        global b        b = 10        print(b)    do_global()    print(b)add_b()print(b)输出：101010

# 示例5def add_b():    #global b    #b = 42    def do_global():        global b        b = 10        print(b)    do_global()    b = b + 20# 这一行报错    print(b)add_b()输出：Traceback (most recent call last):    b = b + 20UnboundLocalError: local variable "b" referenced before assignment    

# 示例6def add_b():    #global b    b = 42    def do_global():        global b        b = 10        print(b)    do_global()    b = b + 20    print(b)add_b()输出：1062

4.总结

• 注意变量的作用域包括全局以及局部
• Python引用变量的顺序：当前作用域局部变量>>外层作用域变量>>当前模块中的全局变量>>Python内置变量
• 注意嵌套函数中的global和nonlocal关键字