Python學習之變量的做用域

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一、變量做用域LEGB

1.1變量的做用域

在Python程序中建立、改變、查找變量名時，都是在一個保存變量名的空間中進行，咱們稱之爲命名空間，也被稱之爲做用域。python的做用域是靜態的，在源代碼中變量名被賦值的位置決定了該變量能被訪問的範圍。即Python變量的做用域由變量所在源代碼中的位置決定。

1.2高級語言對數據類型的使用過程

通常的高級語言在使用變量時，都會有下面4個過程。固然在不一樣的語言中也會有着區別。

1. 聲明變量：讓編輯器知道有這一個變量的存在
2. 定義變量：爲不一樣數據類型的變量分配內存空間
3. 初始化：賦值，填充分配好的內存空間
4. 引用：經過引用對象(變量名)來調用內存對象(內存數據)

1.3做用域的產生

就做用域而言，Python與C有着很大的區別，在Python中並非全部的語句塊中都會產生做用域。只有當變量在Module(模塊)、Class(類)、def(函數)中定義的時候，纔會有做用域的概念。看下面的代碼：

#!/usr/bin/env python
def func():
    variable = 100
    print variable
print variable

代碼的輸出爲：

NameError: name 'variable' is not defined

在做用域中定義的變量，通常只在做用域中有效。 須要注意的是：在if-elif-else、for-else、while、try-except\try-finally等關鍵字的語句塊中並不會產成做用域。看下面的代碼：

if True:
    variable = 100
    print (variable)
print ("******")
print (variable)

代碼的輸出爲：

100
******
100

因此，能夠看到，雖然是在if語句中定義的variable變量，可是在if語句外部仍然可以使用。

1.4做用域的類型：

在Python中，使用一個變量時並不嚴格要求須要預先聲明它，可是在真正使用它以前，它必須被綁定到某個內存對象(被定義、賦值)；這種變量名的綁定將在當前做用域中引入新的變量，同時屏蔽外層做用域中的同名變量。

L(local)局部做用域

局部變量：包含在def關鍵字定義的語句塊中，即在函數中定義的變量。每當函數被調用時都會建立一個新的局部做用域。Python中也有遞歸，即本身調用本身，每次調用都會建立一個新的局部命名空間。在函數內部的變量聲明，除非特別的聲明爲全局變量，不然均默認爲局部變量。有些狀況須要在函數內部定義全局變量，這時可使用global關鍵字來聲明變量的做用域爲全局。局部變量域就像一個 棧，僅僅是暫時的存在，依賴建立該局部做用域的函數是否處於活動的狀態。因此，通常建議儘可能少定義全局變量，由於全局變量在模塊文件運行的過程當中會一直存在，佔用內存空間。
注意：若是須要在函數內部對全局變量賦值，須要在函數內部經過global語句聲明該變量爲全局變量。

E(enclosing)嵌套做用域

E也包含在def關鍵字中，E和L是相對的，E相對於更上層的函數而言也是L。與L的區別在於，對一個函數而言，L是定義在此函數內部的局部做用域，而E是定義在此函數的上一層父級函數的局部做用域。主要是爲了實現Python的閉包，而增長的實現。

G(global)全局做用域

即在模塊層次中定義的變量，每個模塊都是一個全局做用域。也就是說，在模塊文件頂層聲明的變量具備全局做用域，從外部開來，模塊的全局變量就是一個模塊對象的屬性。
注意：全局做用域的做用範圍僅限於單個模塊文件內

B(built-in)內置做用域

系統內固定模塊裏定義的變量，如預約義在builtin 模塊內的變量。

1.5變量名解析LEGB法則

搜索變量名的優先級：局部做用域 > 嵌套做用域 > 全局做用域 > 內置做用域
LEGB法則： 當在函數中使用未肯定的變量名時，Python會按照優先級依次搜索4個做用域，以此來肯定該變量名的意義。首先搜索局部做用域(L)，以後是上一層嵌套結構中def或lambda函數的嵌套做用域(E)，以後是全局做用域(G)，最後是內置做用域(B)。按這個查找原則，在第一處找到的地方中止。若是沒有找到，則會出發NameError錯誤。

幾個實例：

1.

def func():
    variable = 300
    print variable

variable = 100
func() #300
print variable  #100

2.

variable = 300

def test_scopt():

　　print variable #variable是test_scopt()的局部變量，可是在打印時並無綁定內存對象。

　　variable = 200 #由於這裏，因此variable就變爲了局部變量

test_scopt()

print variable

上面的例子會報出錯誤，由於在執行程序時的預編譯可以在test_scopt()中找到局部變量variable(對variable進行了賦值)。在局部做用域找到了變量名，因此不會升級到嵌套做用域去尋找。可是在使用print語句將變量variable打印時，局部變量variable並有沒綁定到一個內存對象(沒有定義和初始化，即沒有賦值)。本質上仍是Python調用變量時遵循的LEGB法則和Python解析器的編譯原理，決定了這個錯誤的發生。因此，在調用一個變量以前，須要爲該變量賦值(綁定一個內存對象)。
注意：爲何在這個例子中觸發的錯誤是UnboundLocalError而不是NameError：name ‘variable’ is not defined。由於變量variable不在全局做用域。 Python中的模塊代碼在執行以前，並不會通過預編譯，可是模塊內的函數體代碼在運行前會通過預編譯，所以無論變量名的綁定發生在做用域的那個位置，都能被編譯器知道。Python雖然是一個靜態做用域語言，但變量名查找是動態發生的，直到在程序運行時，纔會發現做用域方面的問題