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如何理解Python變量的作用域?

瀏覽量(74492) 時間:2020-09-09

在寫代碼的時候,免不了要使用變量。但程序中的一個變量并不一定是在哪里都可以被使用,根據情況不同,會有不同的“有效范圍”。

看這樣一段代碼:
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6     def func(x):
    print ('X in the beginning of func(x): ', x)
    x = 2
    print ('X in the end of func(x): ', x)
     
x = 50func(x)print ('X after calling func(x): ', x)

輸出:
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2
3     X in the beginning of func(x):  50
X in the end of func(x):  2
X after calling func(x):  50

變量 x 在函數內部被重新賦值。但在調用了函數之后,x 的值仍然是50。為什么?
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這就得說一下變量的“作用域”:

當函數內部定義了一個變量,無論是作為函數的形參,或是另外定義的變量,它都只在這個函數的內部起作用。函數外即使有和它名稱相

同的變量,也沒有什么關聯。這個函數體就是這個變量的作用域。像這樣在函數內部定義的變量被稱為“局部變量”。

要注意的是,作用域是從變量被定義的位置開始。像這樣的寫法是有問題的:
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4     def func():
    print (y)
    y = 2
    print (y)

報錯:
1     UnboundLocalError: local variable 'y' referenced before assignment

因為在 y = 2 之前,y 并不存在,調用 y 的值就會出錯。

回到開始那個例子:

在函數 func 外部,定義的變量 x,賦值為 50,作為參數傳給了函數 func。而在函數 func 內部,變量 x 是形參,它的作用域是整個函數體內部。它與外面的那個 x 沒有關系。只不過它的初始值是由外面那個 x 傳遞過來的。

所以,雖然函數體內部的 x 被重新賦值為 2,也不會影響外面那個 x 的值。

不過有時候,我們希望能夠在函數內部去改變一些變量的值,并且這些變量在函數外部同樣被使用到。怎么辦?

一種方法是,用 return 把改變后的變量值作為函數返回值傳遞出來,賦值給對應的變量。比如開始的那個例子,可以在函數結尾加上
1     return x

然后把調用改為
1     x = func(x)

還有一種方法,就是使用“全局變量”。

在 Python 的函數定義中,可以給變量名前加上 global 關鍵字,這樣其作用域就不再局限在函數塊中,而是全局的作用域。

通過 global 改寫開始的例子:
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6     def func():
    global x    print ('X in the beginning of func(x): ', x)
    x = 2
    print ('X in the end of func(x): ', x)
     
x = 50func()print ('X after calling func(x): ', x)

輸出:
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2
3     X in the beginning of func(x):  50
X in the end of func(x):  2
X after calling func(x):  2

函數 func 不再提供參數調用。而是通過 global x 告訴程序:這個 x 是一個全局變量。于是函數中的 x 和外部的 x 就成為了同一個變

量。這一次,當 x 在函數 func 內部被重新賦值后,外部的 x 也隨之改變。

前面講的局部變量和全局變量是 Python 中函數作用域最基本的情況。實際上,還有一些略復雜的情況,比如:
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5     def func():
    print ('X in the beginning of func(x): ', x)    # x = 2
    print ('X in the end of func(x): ', x)
     
x = 50func()print ('X after calling func(x): ', x)

輸出:
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2
3     X in the beginning of func(x):  50
X in the end of func(x):  50
X after calling func(x):  50

程序可以正常運行。雖然沒有指明 global,函數內部還是使用到了外部定義的變量。然而一旦加上
1     x = 2

這句,程序就會報錯。因為這時候,x 成為一個局部變量,它的作用域從定義處開始,到函數體末尾結束。

建議在寫代碼的過程中,顯式地通過 global 來使用全局變量,避免在函數中直接使用外部變量。

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