变量作用域

Date: 2019-05-27

Author: Sun

变量由作用范围来限制，按照作用域分类可分为：

• 全局(global): 在函数外部定义
• 局部（local)：在函数内部定义

1. 命名空间

​ 比如有一个学校，有5个班级，在2班和4班中都有一个叫“小明”的同学，如果在学校的广播中呼叫“小明”时，2班和4班中的这2个人就纳闷了，你是喊谁呢！！！如果是“2班的小王”的话，那么就很明确了，那么此时的2班就是小王所在的范围，即命名空间

Python中有三种命名空间

a) 局部，函数内的命名空间就是局部的；

b) 全局，模块内的命名空间就是全局的；

c) 内置，包括异常类型、内建函数和特殊方法，可以代码中任意地方调用；

命名空间特点

​ Python会把命名后的变量和函数分配到不同的命名空间，并通过名称来识别它们。

​ Python命名空间是名称到对象的映射，这就像是字典，键名是变量名，值是变量的值。

​ 在Python程序执行过程中，会有局部命名空间、全局命名空间和内建命名空间同时存在。

​ 局部命名空间记录函数内部的变量、传入函数的参数、嵌套函数等被命名的对象；

​ 全局命名空间记录模块的变量、函数、类及其它导入的模块等被命名的对象；

locals() 和globals()

在python中，变量是以字典形式存储的存储的

globals()是全局变量; locals()则是局部变量

# -*- coding: utf-8 -*-
__author__ = 'sun'
__date__ = '2019/5/27 18:35'

k = 100

def print_1():
    i = 1
    j = 2
    print('locals():', locals())
    print('globals():', globals())

print_1()

输出：

locals(): {'j': 2, 'i': 1}
globals(): {'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000028171B0EFD0>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'F:/Tx_Project/basic_project/day02/demo/test3.py', '__cached__': None, '__author__': 'sunnychou', '__date__': '2019/5/18 18:35', 'k': 100, 'print_1': <function print_1 at 0x0000028171A12EA0>}

案例

​ 内建命名空间记录Python自身提供的函数、模块等被命名的对象。

>>> x = 3
>>> globals()
{'__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__name__': '__main__', '__doc__': None, 'x': 3, '__package__': None}

​ 可以看到变量x，3以字典的形式存放在globals空间内。以之对应的名字空间还有：locals()。

>>> locals()
{'__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__name__': '__main__', '__doc__': None, 'x': 3, '__package__': None}

实际上，你可以通过向名字添加键名和值：

>>> globals()['y'] = 5
>>> y
5

全局变量与局部变量

全局变量是在整个py文件中声明，全局范围内都可以访问

局部变量是在某个函数中声明的，只能在该函数中调用它，如果试图在超出范围的地方调用, 就会出问题

全局变量与局部变量两者的本质区别就是在于作用域

2.变量作用域

作用域是针对变量而言，指申明的变量在程序里的可应用范围。或者称为变量的可见性。

按照作用域划分，可以分为：

• L：Local，局部作用域

• E：Enclosing，闭包作用域【闭包外的函数中定义的变量】

• G：Global，全局作用域 在所有函数外定义的变量

• B：Built-in，內建作用域【内置作用域】

说明

​ 一般在函数体外定义的变量成为全局变量，在函数内部定义的变量称为局部变量

​ 全局变量所有作用域都可读，局部变量只能在本函数可读

​ 函数在读取变量时，优先读取函数本身自有的局部变量，再去读全局变量

​ 全局变量在局部可以使用（即函数内部可以方位函数外部定义的变量）

案例分析

#1 局部作用域  
#局部变量只能在函数内部使用，外部无法引用
#局部变量的作用域从定义开始到函数体结束
def demo():
    num = 20  #局部变量  
    print(num)
demo()
#print(num) 错误

#函数作用域
def outter():
   x = 10   #函数作用域,从定义开始到本函数结束
   def inner():
      y = x  #在闭包中可以引用
      print(y)
   return inner
pf = outter()
pf()  #执行闭包
print(pf.__closure__)

#全局作用域
x = 100    #全局作用域  从定义开始到本文件结束
def demo():
   print(x)
print(x)

#内建作用域，是指系统内建的函数或常量，在系统载入时加载，在所有模块中都可以直接引用
#比如说系统函数
print(max(1,2,3))  #max函数就是内建作用域  哪里都可以引用
def  demo():
    x = 30
    y = 50
    print(max(x, y))

变量作用域查找规则

以 L --> E --> G -->B 的规则查找，即：在局部找不到，便会去局部外的局部找（例如闭包），再找不到就会去全局找，最后到内建作用域中找。

python作用域种类

问题：想想此时运行下面的程序会有输出吗？执行会成功吗？

# -*- coding: utf-8 -*-
__author__ = 'sun'
__date__ = '2019/5/27 13:52'

for i in range(5):
    name = "andy"

print(name)
for i in range(10):
    age = i

print(age)

输出：

andy
9

​ 代码执行成功，没有问题；在Java/C#中，执行上面的代码会提示name，age没有定义，而在Python中可以执行成功，这是因为在Python中是没有块级作用域的，代码块里的变量，外部可以调用，所以可运行成功

（2）局部作用域

​ Python中没有块级作用域，但是有局部作用域

# -*- coding: utf-8 -*-
__author__ = 'sun'
__date__ = '2019/5/27 13:52'

# 局部作用域
def func():
    name = "sunny"

print(name)

​ name变量只在func()函数内部中生效，所以在全局中是没法调用的

问题：

​ 如果在print(name)前调用func()函数呢？对结果是否有影响？

（3）闭包作用域

​ 闭包的作用域，是一个或多个命名空间按照一定规则叠加影响代码区域；运行时动态的作用域，是按照特定层次组合起来的命名空间。

# -*- coding: utf-8 -*-
__author__ = 'sun'
__date__ = '2019/5/27 13:52'
i = 100

def g():
    print(i)

def f():
    i = 200
    g()

f()

上述运行结果是100

（4）全局作用域

先执行如下程序，观察结果

# -*- coding: utf-8 -*-
__author__ = 'sun'
__date__ = '2019/5/27 13:52'

number = 100

def process():
    i = 5                 #局部变量，局部作用域
    number += 1
    print(f"i is {i}, number is {number}")

process()

此时会出现UnboundLocalError: local variable 'number' referenced before assignment错误。

问题：如何让一个函数内能访问一个全局变量呢？

# -*- coding: utf-8 -*-
__author__ = 'sun'
__date__ = '2019/5/27 13:52'

number = 100

def process():
    i = 5                 #局部变量，局部作用域
    global number
    number += 1
    print(f"i is {i}, number is {number}")


process()

通过以上例子，可以知道，通过global关键字。