变量作用域

简介

作用域就是一个 Python 程序可以直接访问命名空间的正文区域。

在一个 Python 程序中，直接访问一个变量，会从内到外依次访问所有的作用域直到找到，否则会报未定义的错误。

Python 中，程序的变量并不是在哪个位置都可以访问的，访问权限决定于这个变量是在哪里赋值的。

变量的作用域决定了在哪一部分程序可以访问哪个特定的变量名称。Python 的作用域一共有 4 种，分别是：

L（Local）：最内层，包含局部变量，比如一个函数/方法内部。
E（Enclosing）：包含了非局部（non-local）也非全局（non-global）的变量，一般在闭包中出现。
G（Global）：当前脚本的最外层，比如当前模块的全局变量。
B（Built-in）：包含了内建的变量/关键字等，最后被搜索。

查找规则顺序： L –> E –> G –> B。

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，再者去内置中找。

根据作用域的不同，变量可分为局部变量和全局全量。

局部变量

局部变量是指在函数内部定义并使用的变量，它只在函数内部有效，即函数内部的名字只在函数运行时才会创建，在函数运行之前或者运行完毕之后，所有的名字就都不存在了。

所以，如果在函数外部使用函数内部定义的变量，就会抛出 NameError 异常。

示例：

def show():
    # 局部变量
    a = 10
    print(a)

# 在函数外无法访问局部变量a
# print(a)
# 只能通过调用函数使用局部变量
show()
# 函数外无法访问局部变量a
# print(a)

定义在函数内部的局部变量，只在函数内部可以被访问。局部变量在函数被调用时被创建，在函数执行结束后被销毁。

全局变量

定义在函数外之外的变量为全局变量，全局变量可以在当前程序文件的任何位置进行访问。

示例：

# 全局变量定义
m = 20
def show1():
    # 使用全局变量
    print("show1:", m)

def show2():
    # 使用全局变量
    print("show2:", m)

# 使用全局变量
print(m)
show1()
show2()
# 使用全局变量
print(m)

当全局变量和局部变量同名时，根据作用域的查找规则顺序，内部变量会屏蔽全局变量。

示例：

# 全局变量定义
m = 10
def show():
    # 局部变量与全局变量同名
    m = "ABC"
    # 使用局部变量
    print("show:", m)

# 使用全局变量
print(m)
show()
# 使用全局变量
print(m)

从上面的代码中可以看出，如果想在函数内部修改全局变量时，会被解释成同名变量屏蔽，此时，需要使用 global 关键字

示例：

# 全局变量定义
m = 10
def show():
    # 声明此变量是函数外定义的全局变量
    global m
    # 修改全局变量的值
    m = "ABC"
    # 使用全局变量
    print("show:", m)

# 使用全局变量
print(m)
show()
# 使用全局变量
print(m)

全局变量和局部变量的优缺点

全局变量的优点：

全局变量在整个程序中都可访问，方便在不同的函数或模块之间共享数据。
全局变量可以保存程序运行期间的状态，比如计数器或状态标志。

全局变量的缺点：

全局变量的作用范围很大，容易被误修改，导致程序出现错误。
在多个函数中使用同名的全局变量时，很容易出现混淆和命名冲突的问题。
全局变量的使用不宜过多，因为它们会占用内存资源。如果程序中有太多的全局变量，会增加维护和调试的难度。

局部变量的优点：

局部变量的作用范围限于所在的函数或代码块中，不会对其他函数或模块造成影响。这样可以防止变量的误修改或命名冲突。
局部变量仅在需要时才会被创建和销毁，节省了内存资源。

局部变量的缺点：

局部变量的作用范围有限，不能在其定义范围外直接访问。如果需要在多个函数之间共享数据，就不能使用局部变量，需要采用其他的方式来传递数据。
当函数中定义了较多的局部变量时，可能会使代码显得冗长和难以阅读，增加了编写和维护的复杂性。

在编写程序时，应根据具体的需求来选择使用全局变量还是局部变量。

如果需要在多个函数中共享数据，可以选择使用全局变量；如果只在某个函数内部使用的变量，可以选择使用局部变量。

同时，需要注意合理命名变量，以避免命名冲突和混淆。