Python 简明教程

Python Variable Scope

Python中的 scope of a variable 被定义为用户可以访问变量的特定区域或区域。变量的作用域取决于其定义的位置和方式。在 Python 中，变量可以具有全局作用域或局部作用域。

Types of Scope for Variables in Python

根据作用域，Python变量分为三类 −

  1. Local Variables

  2. Global Variables

  3. Nonlocal Variables

Local Variables

局部变量在特定函数或代码块中定义。它只能被其定义的函数或块访问，并且具有有限的作用域。换句话说，局部变量的作用域仅限于其定义的函数，如果尝试在此函数之外访问它们，则会导致错误。请务必记住，可以有多个同名的局部变量。

Example

以下示例显示了局部变量的作用域。

def myfunction():
   a = 10
   b = 20
   print("variable a:", a)
   print("variable b:", b)
   return a+b

print (myfunction())

在上述代码中，我们通过其函数访问了局部变量。因此，代码会产生以下输出 -

variable a: 10
variable b: 20
30

Global Variables

全局变量可以从程序的任何部分访问，并且在任何函数或代码块外定义。它不特定于任何块或函数。

Example

以下示例显示了全局变量的作用域。我们可以在函数作用域的内部和外部访问它们。

#global variables
name = 'TutorialsPoint'
marks = 50
def myfunction():
   # accessing inside the function
   print("name:", name)
   print("marks:", marks)
# function call
myfunction()

以上代码将生成以下输出 −

name: TutorialsPoint
marks: 50

Nonlocal Variables

未在局部或全局作用域中定义的 Python 变量称为非局部变量。它们在嵌套函数中使用。

Example

以下示例演示了非局部变量的工作方式。

def yourfunction():
   a = 5
   b = 6
   # nested function
   def myfunction():
      # nonlocal function
      nonlocal a
      nonlocal b
      a = 10
      b = 20
      print("variable a:", a)
      print("variable b:", b)
      return a+b
   print (myfunction())
yourfunction()

上述代码会产生以下输出 -

variable a: 10
variable b: 20
30

Namespace and Scope of Python Variables

名称空间是标识符的集合，例如变量名称、函数名称、类名称等。在 Python 中，名称空间用于管理变量的作用域并防止命名冲突。

Python 提供以下类型的命名空间 −

  1. Built-in namespace 包含内置函数和内置异常。一旦 Python 解释器加载，它们就会加载到内存中，并且会一直保留到解释器正在运行为止。

  2. Global namespace 包含主程序中定义的任何名称。这些名称在程序运行时会一直保留在内存中。

  3. Local namespace 包含在函数内部定义的名称。它们在函数运行时可用。

这些名称空间嵌套在彼此内部。下图显示了名称空间之间的关系。

types of namespace

特定变量的生命周期仅限于其定义所在的名称空间中。因此，无法从任何外部名称空间访问存在于内部名称空间中的变量。

Python globals() Function

Python 的标准库包含了一个内置函数 globals()。它会返回一个在全局名称空间中当前可用的符号字典。

直接从 Python 提示符运行 globals() 函数。

>>> globals()
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <class '_frozen_importlib.BuiltinImporter'>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>}

可以看出，包含所有内置函数和内置异常定义的内置模块已加载。

Example

保存以下代码，其中包含少量变量以及一个包含少量其他变量的函数。

name = 'TutorialsPoint'
marks = 50
result = True
def myfunction():
   a = 10
   b = 20
   return a+b

print (globals())

从此脚本内部调用 globals() 会返回以下字典对象 −

{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x00000263E7255250>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'C:\\Users\\user\\examples\\main.py', '__cached__': None, 'name': 'TutorialsPoint', 'marks': 50, 'result': True, 'myfunction': <function myfunction at 0x00000263E72004A0>}

全局名称空间现在包含程序中的变量和它们的值以及其中的函数对象（而不是函数中的变量）。

Python locals() Function

Python 的标准库包含一个内置函数 locals()。它返回一个字典，其中包含函数局部名称空间中当前可用的符号。

Example

修改上述脚本，以便从函数内部打印全局和局部名称空间的字典。

name = 'TutorialsPoint'
marks = 50
result = True
def myfunction():
   a = 10
   b = 20
   c = a+b
   print ("globals():", globals())
   print ("locals():", locals())
   return c
myfunction()

输出显示 locals() 返回一个字典，其中包含函数中当前可用的变量及其值。

globals(): {'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x00000169AE265250>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'C:\\Users\\mlath\\examples\\main.py', '__cached__': None, 'name': 'TutorialsPoint', 'marks': 50, 'result': True, 'myfunction': <function myfunction at 0x00000169AE2104A0>}
locals(): {'a': 10, 'b': 20, 'c': 30}

由于 globals() 和 locals 函数都会返回字典，因此你可以使用字典的 get() 方法或索引运算符从各自的名称空间访问变量的值。

print (globals()['name']) # displays TutorialsPoint
print (locals().get('a')) # displays 10

Namespace Conflict in Python

如果在全局和局部作用域都存在一个同名变量，Python 解释器会优先考虑局部名称空间中的那个。

Example

在以下示例中，我们定义了一个局部变量和一个全局变量。

marks = 50 # this is a global variable
def myfunction():
   marks = 70 # this is a local variable
   print (marks)

myfunction()
print (marks) # prints global value

它将生成如下输出：

70
50

Example

如果尝试从函数内部操作全局变量的值，Python 会引发 UnboundLocalError ，如下面的示例所示 -

# this is a global variable
marks = 50
def myfunction():
   marks = marks + 20
   print (marks)

myfunction()
# prints global value
print (marks)

它会产生以下错误消息 -

   marks = marks + 20
           ^^^^^
UnboundLocalError: cannot access local variable 'marks' where it is not associated with a value

Example

要修改全局变量，你可以通过字典语法进行更新，或使用 global 关键字在修改之前引用它。

var1 = 50 # this is a global variable
var2 = 60 # this is a global variable
def myfunction():
   "Change values of global variables"
   globals()['var1'] = globals()['var1']+10
   global var2
   var2 = var2 + 20

myfunction()
print ("var1:",var1, "var2:",var2) #shows global variables with changed values

执行代码后，它会产生以下输出 -

var1: 60 var2: 80

Example

最后，如果你尝试在全局作用域中访问局部变量，Python 会引发 NameError，因为局部作用域中的变量不能在外部访问。

var1 = 50 # this is a global variable
var2 = 60 # this is a global variable
def myfunction(x, y):
   total = x+y
   print ("Total is a local variable: ", total)

myfunction(var1, var2)
print (total) # This gives NameError

它会产生以下错误消息 -

Total is a local variable: 110
Traceback (most recent call last):
   File "C:\Users\user\examples\main.py", line 9, in <module>
   print (total) # This gives NameError
          ^^^^^
NameError: name 'total' is not defined