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Python-变量的作用域

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python中,给变量赋值时,变量保存的是一个对象的引用,如果想改变变量的值,其实改变的是变量保存的引用,使变量指向了另一个对象。python中,给变量赋值时,变量保存的是一个对象的引用,如果想改变变量的值,其实改变的是变量保存的引用,使变量指向了另一个对象。

1、变量作用域LEGB

1.1变量的作用域

在Python程序中创建、改变、查找变量名时,都是在一个保存变量名的空间中进行,我们称之为命名空间,也被称之为作用域。

python的作用域是静态的,在源代码中变量名被赋值的位置决定了该变量能被访问的范围。即Python变量的作用域由变量所在源代码中的位置决定。

1.2高级语言对数据类型的使用过程

一般的高级语言在使用变量时,都会有下面4个过程。当然在不同的语言中也会有着区别。

声明变量:让编辑器知道有这一个变量的存在
定义变量:为不同数据类型的变量分配内存空间
初始化:赋值,填充分配好的内存空间
引用:通过引用对象(变量名)来调用内存对象(内存数据)

1.3作用域的产生

就作用域而言,Python与C有着很大的区别,在Python中并不是所有的语句块中都会产生作用域。只有当变量在Module(模块)、Class(类)、def(函数)中定义的时候,才会有作用域的概念。看下面的代码

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

代码的输出为:

NameError: name 'variable' is not defined

在作用域中定义的变量,一般只在作用域中有效。 需要注意的是:在if-elif-else、for-else、while、try-except\try-finally等关键字的语句块中并不会产成作用域。看下面的代码:


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

代码的输出为:

`100


100`

所以,可以看到,虽然是在if语句中定义的variable变量,但是在if语句外部仍然能够使用。

1.4作用域的类型:

在Python中,使用一个变量时并不严格要求需要预先声明它,但是在真正使用它之前,它必须被绑定到某个内存对象(被定义、赋值);
这种变量名的绑定将在当前作用域中引入新的变量,同时屏蔽外层作用域中的同名变量。

L(local)局部作用域

局部变量:包含在def关键字定义的语句块中,即在函数中定义的变量。每当函数被调用时都会创建一个新的局部作用域。

Python中也有递归,即自己调用自己,每次调用都会创建一个新的局部命名空间。在函数内部的变量声明,除非特别的声明为全局变量,否则均默认为局部变量。
有些情况需要在函数内部定义全局变量,这时可以使用global关键字来声明变量的作用域为全局。局部变量域就像一个 栈,仅仅是暂时的存在,依赖创建该局部作用域的函数是否处于活动的状态。
所以,一般建议尽量少定义全局变量,因为全局变量在模块文件运行的过程中会一直存在,占用内存空间。

注意:如果需要在函数内部对全局变量赋值,需要在函数内部通过global语句声明该变量为全局变量。

E(enclosing)嵌套作用域

E也包含在def关键字中,E和L是相对的,E相对于更上层的函数而言也是L。与L的区别在于,对一个函数而言,L是定义在此函数内部的局部作用域,而E是定义在此函数的上一层父级函数的局部作用域。

主要是为了实现Python的闭包,而增加的实现。

G(global)全局作用域

即在模块层次中定义的变量,每一个模块都是一个全局作用域。

也就是说,在模块文件顶层声明的变量具有全局作用域,从外部开来,模块的全局变量就是一个模块对象的属性。

注意:全局作用域的作用范围仅限于单个模块文件内

B(built-in)内置作用域

 系统内固定模块里定义的变量,如预定义在builtin 模块内的变量。

1.5变量名解析LEGB法则

搜索变量名的优先级:局部作用域 > 嵌套作用域 > 全局作用域 > 内置作用域

LEGB法则: 当在函数中使用未确定的变量名时,Python会按照优先级依次搜索4个作用域,以此来确定该变量名的意义。首先搜索局部作用域(L),之后是上一层嵌套结构中def或lambda函数的嵌套作用域(E),之后是全局作用域(G),最后是内置作用域(B)。按这个查找原则,在第一处找到的地方停止。如果没有找到,则会出发NameError错误。

几个实例:

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()的局部变量,但是在打印时并没有绑定内存对象。
  variable = 200  #因为这里,所以variable就变为了局部变量
test_scopt()
print variable

上面的例子会报出错误,因为在执行程序时的预编译能够在test_scopt()中找到局部变量variable(对variable进行了赋值)。在局部作用域找到了变量名,所以不会升级到嵌套作用域去寻找。
但是在使用print语句将变量variable打印时,局部变量variable并有没绑定到一个内存对象(没有定义和初始化,即没有赋值)。
本质上还是Python调用变量时遵循的LEGB法则和Python解析器的编译原理,决定了这个错误的发生。所以,在调用一个变量之前,需要为该变量赋值(绑定一个内存对象)。

注意:为什么在这个例子中触发的错误是UnboundLocalError而不是NameError:name ‘variable’ is not defined。因为变量variable不在全局作用域。
Python中的模块代码在执行之前,并不会经过预编译,但是模块内的函数体代码在运行前会经过预编译,因此不管变量名的绑定发生在作用域的那个位置,都能被编译器知道。
Python虽然是一个静态作用域语言,但变量名查找是动态发生的,直到在程序运行时,才会发现作用域方面的问题

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