如何避开变量作用域的陷阱

讲这个topic之前，我们先来说一个例子，这是我好几年前刚开始学python的时候,

一个很nice的老外给我讲的例子，很有意思:

 

x=99

def func1():

global x

x=88

 

def func2():

global x

x=77

 

大家觉得x最后的是值到底是多少:88还是77，先思考一下，最后我来揭晓谜底

 

python的变量跟其他语言一样，分为全局变量和局部变量，这个概念比较好理解，我们来看看python中是如何实现的：

 

1.全局变量与局部变量

x=100

def func():

print ('Inside func: x is {}'.format(x))

func()

print 'x is still:{}'.format(x)

>>

Inside func: x is 100

x is still:100

 

这个比较好理解x是全局变量，作用域是整个文件,函数内部是可以引用的.接着看下面一个例子：

x=100

def func():

x=10#多了这一行

print ('Changed local x to :{}'.format(x))

 

func()

print 'x is still:{}'.format(x)

>>>

Changed local x to :10

x is still:100 

 

大家看在函数外部有一个变量x,在函数内部也有一个变量x,这两个变量虽然名字长的一样，但是是完全不同的：

• • 函数内部的是本地变量，它的生命周期只在函数内部，出了函数就结束了,
  • 而x在函数外部模块文件中声明的(python一个文件也叫一个模块)，是全局变量,不会被函数里面的局部变量影响,所以最后print的x还是100,

     

 

有人要问了，有的时候我需要让这个全局变量在函数里面处理，改变它的值，肿么办,这个python早就考虑到了，往下看~~

 

2.全局变量声明:

 

x=100

def func():

global x #注意加了一个global 关键字，表示x是全局作用域

print 'x is :{}'.format(x)

x=10

print ('Changed local x to :{}'.format(x))

 

func()

print 'Value of x:{}'.format(x)

>>>

 

x is :100

Changed local x to :10

Value of x:10

 

 

这个函数内部多了一个global关键字，结果就差很多：

• 原因在于x被声明为函数内的全局变量，通过global这个语句是自己明确地映射到了模块的作用域
• 函数内对x重新赋值x=10,会改变函数外x的值,所以最后print x是10

 

 

全局变量简单说就是这3点:

• 全局变量是位于模块文件内部的顶层的变量名
• 全局变量如何是在函数内被改变的话，一定要用global
• 全局变量名在函数内部不经过声明也可以被引用

 

3.函数内的变量解析原则

 

有的书上叫LEGB法则，其实讲白了就是下面4个过程，当在函数中使用没有声明过的变量时，python的搜索顺序是:

• 先是在函数内部的本地作用域(L)  
• 然后是在上一层的函数的本地作用域(E)
• 然后是全局作用域(G)
• 最后是内置作用域(B)

 

简单说就是从局部到中央，好比你找一个人，村里找不到找乡->乡里找不到找市里->市里找不到找到全国档案局

 

我们来一一解释一下这些原则

1).本地函数

在函数内部(def或者lambda)通过任何方式赋值的，而且没有在该函数内声明为全局变量的变量名

 

2).上层函数的本地作用域

python函数是支持嵌套，而且多层嵌套，当你在最里层的函数找不到这个变量的时候，会往上一层的函数找，一层一层由内往外找,举个例子

def f1():

x=100

def f2():

print x 

f2()

 

print f1()

>>

100

None 

#因为f2()打印了之后没有return,对没有return的函数就默认返回None

 

 

我来解释一下:

• def定义了一个f1()函数，里面又嵌套了一个f2()函数,这个def生成了一个函数并将其赋值给变量名f2
• f2是f1的本地作用域内的一个本地变量,可以把f2看做一个临时函数,仅仅在f1内部执行的过程中存在.
• f2函数干了一件事打印x,当在f2()内部找不到的时候，就通过LEGB法则往上找，f1()里面找到了x.

   

3).全局(模块)

在模块文件的顶层赋值的变量名，或者在该文件中的def生成的名为全局变量的变量名(函数内global声明的变量)

4).内置的作用域

 

这个很多初学者不明白，啥内置，内置了什么,其实很简单,python在运行之前会自动的引用一个内置模块，叫做__builein__,这是python的一个标准库模块，直接import进来，可以用dir(__builein__)看一下，里面都是预定义的一些变量名

 

是不是看到了很多熟悉的面孔(type,sum.sorted,open)，对的那些就是内置的变量名,前面3种方法都找不到了就会去内置作用域这个列表里面.

 

换句话时候若你本地变量有一个跟内置变量一样的，就会被本地变量覆盖 

def hider():

sum='newsum'

return sum([1,2,3])

 

print hider()

>>TypeError: 'str' object is not callable

就是因为LEGB法则，本地的sum变量把内置作用域的sum变量覆盖了

 

下面总结一下：

开头的例子的答案，其实X的值不是88也不是77，而是都有可能，因为不确定你先调用那个函数,变量的值取决于函数调用的顺序，而函数自身是任意顺序进行排列的，所以88,77都有可能,看那个函数最后调用.

 

这会导致很难debug，你必须要跟踪整个程序的控制流程,这其实就引出了另外一个话题，全局变量有相关性,用全局变量来记忆状态信息太复杂，最后是通过面向对象的方法，用类进行封装.(关于python中的类我们后续的文章会讲)

 

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好了函数里的变量解析就讲到这里啦,希望能给初学者一些启发,若有什么不懂的，也可以留言跟我探讨交流.