Python標準庫--Scope

做者：zhbzz2007 出處：http://www.cnblogs.com/zhbzz2007 歡迎轉載，也請保留這段聲明。謝謝！

1 模塊簡介

你必定在不少計算機科學課程上據說過做用域。它很重要，若是你不理解它的工做原理，那麼就會出現一些使人困惑的錯誤。做用域最基本的功能就是告訴編譯器一個變量何時是可見的。也就是說，做用域定義了你使用變量的時間和範圍。當你嘗試使用一些不在當前做用域的變量時，你就會獲得NameError。

Python有三類做用域：

• 局部做用域；
• 全局做用域；
• 非局部做用域（Python 3 中新增）；

2 模塊使用

2.1 局部做用域

局部做用域是Python中使用最多的做用域。當你在一段代碼塊中建立一個變量，它將會在最近的做用域中使用。全部的做用域組成的集合就是代碼塊環境。也就是說，默認是在局部做用域中處理全部的任務。若是你想要不一樣的做用域，那麼你須要將變量設置爲全局做用域或非局部做用域。

如今，咱們使用Python的解釋器建立一個簡單的例子，來展現局部做用域任務。

>>> x = 10
>>> def my_func(a,b):
...     print(x)
...     print(z)
... 
>>> my_func(1,2)
10
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<stdin>", line 3, in my_func
NameError: global name 'z' is not defined

這裏，咱們建立了變量x以及一個入參爲兩個參數的簡單函數。它將會打印x和z。請記住，咱們尚未定義z，因此當咱們調用這個函數時，咱們將會得到NameError。這是由於z尚未定義或者它在做用域外部。若是你在調用函數以前定義z，那麼就會發現z，你就不會得到NameError。

若是你嘗試訪問函數內部的變量，那麼你也會得到NameError。

>>> def my_func(a,b):
...     i = 2
...     print(x)
... 
>>> if __name__ == "__main__":
...     x = 10
...     my_func(1,2)
...     print(i)
... 
10
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 4, in <module>
NameError: name 'i' is not defined

變量i僅僅在函數內部定義，因此當你運行這段代碼時，你將會獲得NameError。

咱們稍微修改一下上面的代碼，將下面的代碼存儲到文件中，並運行。

def my_func(a,b):
    x = 5
    print(x)

if __name__ == "__main__":
    x = 10
    my_func(1,2)
    print(x)

你認爲將會發生什麼？10打印兩次？實際上並非。緣由就是咱們如今有兩個x變量。my_func函數中的變量x是局部函數做用域，它將會覆蓋函數外部的變量x。當咱們調用my_func函數時，咱們打印5而非10。當函數返回時，my_func函數中的變量x會被回收，函數外的變量x將會起做用，這就是爲何最後一行語句打印出10。

若是你想了解具體的技巧，你能夠在函數中的賦值語句前打印x，以下所示，

>>> def my_func(a,b):
...     print(x)
...     x = 5
...     print(x)
... 
>>> if __name__ == "__main__":
...     x = 10
...     my_func(1,2)
...     print(x)

當你運行這段代碼時，你將會獲得以下的異常，

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 3, in <module>
  File "<stdin>", line 2, in my_func
UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment

這個異常發生，是由於Python提示你在my_func函數中後賦值給x，因爲x尚未定義，所以它拋出異常。

2.2 全局做用域

Python包括global語句。它是Python的一個關鍵字。global語句定義了這個變量能夠在隨後的代碼塊中做爲變量使用。雖然你能夠在聲明全局以前建立一個名稱，但這是很是不鼓勵的。讓咱們嘗試使用global來修復上一個例子拋出的異常：

def my_func(a,b):
    global x
    print(x)
    x = 5
    print(x)

if __name__ == "__main__":
    x = 10
    my_func(1,2)
    print(x)

這段代碼的輸出是，

10
5
5

經過將x定義爲全局變量，咱們告訴Pyton在函數中第一個打印函數中首先使用第一個定義的x。而後咱們給x賦予新值5，在退出函數前再次打印。你將會注意到如今x是全局變量，當咱們到達代碼塊的最後一個輸出語句時，x依然是5。

讓咱們混合使用global和local來作一些有意思的事情，

def my_func(a,b):
    global c
    b,a = a,b
    d = 'Mike'
    print(a,b,c,d)

a , b , c , d = 1 , 2 , 'c is global' , 4
my_func(a,b)
print(a , b , c , d)

在這裏，咱們將變量c設置爲全局變量。這個將會致使在函數內部和外部，c都會輸出相同的值。咱們在函數內部交換變量a和b，能夠顯示出咱們在函數內部對其進行了交換，可是在函數外部，並無修改兩者。這也顯示出變量a和b並非全局變量，你應該能夠看到以下的輸出結果：

(2, 1, 'c is global', 'Mike')
(1, 2, 'c is global', 4)

我在此想提醒你不要在函數內部修改全局變量。這在Python社區中是一個很差的例子，它也會致使調試更加困難。

如今，咱們已經理解了局部和全局變量，下面咱們將要了解非局部變量。

2.3 非局部做用域

Python 3新增了一個關鍵詞--nonlocal。關鍵詞nonlocal增長了一個做用域用於覆蓋內部做用域。你能夠閱讀PEP 3104。下面一段代碼能夠很好的解釋非局部做用域。最多見的例子就是建立一個自增函數，

def counter():
    num = 0
    def incrementer():
        num += 1
        return num
    return incrementer

若是你運行這段代碼，你將會獲得UnboundLocalError這個錯誤，由於變量num在內部函數中在賦值以前引用。讓咱們增長局部做用域，

>>> def counter():
...     num = 0
...     def incrementer():
...         nonlocal num
...         num += 1
...         return num
...     return incrementer
... 
>>> 
>>> c = counter()
>>> c
<function counter.<locals>.incrementer at 0x7f67735ffea0>
>>> c()
1
>>> c()
2
>>> c()
3

如今咱們定義的自增函數已按照咱們指望開始工做。這種類型的函數被稱爲closure（閉包）。閉包就是一個將非局部變量封裝起來的代碼塊。閉包背後的思想就是你能夠在函數外部引用這些變量。

nonlocal容許你將變量分配到做用域外，但不是全局做用域。你不能在counter函數中使用nonlocal，由於它嘗試着將其分配到全局做用域。你能夠嘗試一下，你將會獲得SyntaxError。因此你必須在嵌套函數中使用nonlocal。

2.4 總結

在本文中，咱們瞭解了經過Python關鍵詞global和nonlocal來修改變量的引用方式。咱們學習了在哪裏使用以及爲何。咱們也學習了局部做用域。

3 Reference

Python 201