Python中的作用域、global与nonlocal

以下,以Python 3来介绍作用域相关的内容。

作用域

Python有四类作用域(Scope)。

  1. 局部(Local)作用域)
  2. 封闭(Enclosing)作用域
  3. 全局(Global)作用域
  4. 内置(Built-in)作用域

LEGB规则

在作用域中按名称去寻找对象(Python中一切皆对象)时,会按照LEGB规则去查找。 如果发生重名,也会按照LEGB规则,谁先被找到就用谁。

所谓LEGB规则,很简单,就是作用域查找顺序为:

Local -> Enclosing -> Global -> Built-in

以下,用示例代码来解释LEGB作用域,及其规则。

len = len([])       # (1)

def a():
    len = 1         # (2)

    def b():
        len = 2     # (3)
        print(len)  # (4)

    b()

a()

len原本是Python的一个内置函数,在以上代码中被重新定义了三次。

在(1)中,右边的len([]),就是内置的len函数。 而左边的len =,则是新定义的全局变量,值为0

在(2)中,又重新定义了len = 1。 这里是函数a的本地作用域,而对嵌套的函数b来说,则是Enclosing作用域。

在(3)中,再次重新定义了len = 2。 这是函数b的本地作用域。

在(4)中,打印len时,遵循LEGB规则,会打印Local的2。 如果没有(3),会打印Enclosing,也就是函数a里的1。 如果没有(2),会打印Global里的0。 如果没有(1),会打印<built-in function len>

Python没有块级作用域

Python里是没有块级作用域(Block scope)的。

for i in range(10):
    pass

print(i)

以上代码会打印出9

这里是一个比较糟糕的设计。 如果有块级作用域,那么在for块结束后,就不应该能访问i。 而现在,会得到i的最后一个值。

更糟糕的是,如果range()里是0,那么for循环会直接退出。 这时再print(i),结果就是:

NameError: name 'i' is not defined

所以,虽然Python没有块级作用域,但是建议就当它有。 不要在代码块以外,使用代码块内定义的东西。

关键字global

前面只是谈及跨作用域的读取,还没谈及跨作用域的写入。

i = 0

def a():
    i = 1
    print('local:', i)

a()
print('global:', i)

以上代码的输出结果为:

local: 1
global: 0

也就是说,a函数里的i = 1,是定义一个新的局部变量,而非对全局变量的修改。

如果需要对全局变量i进行修改,则需要使用Python的global关键字。

i = 0

def a():
    global i
    i = 1
    print('local:', i)

a()
print('global:', i)

以上代码的输出结果为:

local: 1
global: 0

关键字nonlocal

修改Global变量的问题,可以用global关键字来解决; 修改Enclosing变量的问题,就需要使用nonlocal关键字。

i = 0

def a():
    i = 1

    def b():
        nonlocal i
        i = 2

    b()
    print(i)

a()

以上代码的输出结果为2,这就是nonlocal的功效。

nonlocal不能代替global。 如果在上述代码的函数a中,就只能使用global。 因为,外层就是Global作用域了。

在多重嵌套中,nonlocal只会上溯一层; 而如果上一层没有,则会继续上溯。

def a():
    i = 1
    def b():
        # i = 2
        def c():
            nonlocal i
            i = 3

        c()
        print('b:', i)

    b()
    print('a:', i)

a()

以上代码的输出结果为:

b: 3
a: 3

因为函数b中没有i,所以nonlocal上溯到了函数a中。

注意:如果a中也没有,就回到了Global作用域,nonlocal会报错。)

如果以上代码中,函数b里的注释# i = 2去掉,则输出变为:

b: 3
a: 1

因为nonlocal只会上溯一层,到函数b,所以函数a中的i没有被修改。

Python 2的问题

LEGB规则是在Python 2.2以后确立的,在那以前不成立,是另一套。

Python 2中没有nonlocal关键字,所以无法对Enclosing作用域的上一层,进行写操作。

参考


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