函数作用域
作用域
一个标识符的课件范围,这就是标识符的作用域,一般常说的是变量的作用域
def foo():
x = 100
print(x) # 可以访问到吗
上例中x不可以访问到,会抛出异常(NameError: name 'x' is not defined),原因在于函数是一个封装,它会开辟一个作用域,x变量被限制在这个作用域中,所以在函数外部x变量不可见。
注意:每一个函数都会开辟一个作用域
作用域分类
-
全局作用域
在整个程序运行环境中都可见
全局作用域中的变量称为全局变量global
-
局部作用域
在函数、类等内部可见
局部作用域中的变量称为局部变量,其使用范围不能超过其所在局部作用域
也称为本地作用域local
# 局部变量
def fn1():
x = 1 # 局部作用域,x为局部变量,使用范围在fn1内
def fn2():
print(x) # x能打印吗?可见吗?为什么?
print(x) # x能打印吗?可见吗?为什么?
# 全局变量
x = 5 # 全局变量,也在函数外定义
def foo():
print(x) # 可见吗?为什么?
foo()
一般来讲外部作用域变量可以在函数内部可见,可以使用
反过来,函数内部的局部变量,不能在函数外部看到
函数嵌套
在一个函数中定义了另外一个函数
def outer():
def inner():
print("inner")
inner()
print("outer")
outer() # 可以吗?
inner() # 可以吗?
内部函数inner不能在外部直接使用,会抛NameError异常,因为它在函数外部不可见。
其实,inner不过就是一个标识符,就是一个函数outer内部定义的变量而已。
嵌套结构的作用域
对比下面嵌套结构,代码执行的效果
def outer1():
o = 65
def inner():
print('inner', o, chr(o))
inner()
print('outer', o, chr(o))
outer1() # 执行后,打印什么
def outer2():
o = 65
def inner():
o = 97
print('inner', o, chr(o))
inner()
print('outer', o, chr(o))
outer2() # 执行后,打印什么
从执行的结果来看:
外层变量在内部作用域可见
内层作用域inner中,如果定义了 o = 97 ,相当于在当前函数inner作用域中重新定义了一个新的
变量o,但是,这个o并不能覆盖掉外部作用域outer2中的变量。只不过对于inner函数来说,其只能可见自己作用域中定义的变量o了
内建函数 | 函数签名 | 说明 |
---|---|---|
chr | chr(i) | 通过unicode编码返回对应字符 |
ord | ord(c) | 获得字符对应的unicode |
print(ord('中'), hex(ord('中')), '中'.encode(),'中'.encode('gbk'))
chr(20013) # '中'
chr(97)
一个赋值语句的问题
再看下面左右2个函数
左边函数 | 右边函数 |
---|---|
正常执行,函数外部的变量在函数内部可见 | 执行错误吗,为什么?难道函数内部又不可见了?y = x + 1可以正确执行,可是为什么x += 1却不能正确执行? |
仔细观察函数2返回的错误指向x += 1,原因是什么呢?
x = 5
def foo():
x += 1
foo() # 报错如下
原因分析:
x += 1 其实是 x = x + 1
只要有"x="出现,这就是赋值语句。相当于在foo内部定义一个局部变量x,那么foo内部所有x都是这个局部变量x了
x = x + 1 相当于使用了局部变量x,但是这个x还没有完成赋值,就被右边拿来做加1操作了
x = 5
def foo(): # 函数被解释器解释,foo指向函数对象,同时解释器会理解x是什么作用域
print(x) # x 在函数解析时就被解释器判定为局部变量
x += 1 # x = x + 1
foo() # 调用时
如何解决这个常见问题?
global语句
x = 5
def foo():
global x # 全局变量
x += 1
print(x)
foo()
使用global关键字的变量,将foo内的x声明为使用外部的全局作用域中定义的x
全局作用域中必须有x的定义
如果全局作用域中没有x定义会怎样?
注意,下面试验如果在ipython、jupyter中做,上下文运行环境中有可能有x的定义,稍微不注意,就测试不出效果
# 有错吗?
def foo():
global x
x += 1
print(x)
foo()
# 有错吗?
def foo():
global x
x = 10
x += 1
print(x)
foo()
print(x) # 可以吗
使用global关键字定义的变量,虽然在foo函数中声明,但是这将告诉当前foo函数作用域,这个x变量将使用外部全局作用域中的x。
即使是在foo中又写了 x = 10 ,也不会在foo这个局部作用域中定义局部变量x了。
使用了global,foo中的x不再是局部变量了,它是全局变量。
总结
x+=1 这种是特殊形式产生的错误的原因?先引用后赋值,而python动态语言是赋值才算定义,才能被引用。解决办法,在这条语句前增加x=0之类的赋值语句,或者使用global 告诉内部作用域,去全局作用域查找变量定义
内部作用域使用 x = 10 之类的赋值语句会重新定义局部作用域使用的变量x,但是,一旦这个作用域中使用 global 声明x为全局的,那么x=5相当于在为全局作用域的变量x赋值
global使用原则
外部作用域变量会在内部作用域可见,但也不要在这个内部的局部作用域中直接使用,因为函数的目的就是为了封装,尽量与外界隔离
如果函数需要使用外部全局变量,请尽量使用函数的形参定义,并在调用传实参解决
一句话:不用global。学习它就是为了深入理解变量作用域
闭包
*变量:未在本地作用域中定义的变量。例如定义在内层函数外的外层函数的作用域中的变量
闭包:就是一个概念,出现在嵌套函数中,指的是内层函数引用到了外层函数的*变量,就形成了闭包。很多语言都有这个概念,最熟悉就是JavaScript
def counter():
c = [0]
def inc():
c[0] += 1 # 报错吗? 为什么 # line 4
return c[0]
return inc
foo = counter() # line 8
print(foo(), foo()) # line 9
c = 100
print(foo()) # line 11
上面代码有几个问题:
第4行会报错吗?为什么
第9行打印什么结果?
第11行打印什么结果?
代码分析
第8行会执行counter函数并返回inc对应的函数对象,注意这个函数对象并不释放,因为有foo记着
-
第4行会报错吗?为什么
- 不会报错,c已经在counter函数中定义过了。而且inc中的使用方式是为c的元素修改值,而不是重新定义c变量
-
第9行打印什么结果?
- 打印 1 2
-
第11行打印什么结果?
打印 3
第9行的c和counter中的c不一样,而inc引用的是*变量正是counter中的变量c
这是Python2中实现闭包的方式,Python3还可以使用nonlocal关键字
再看下面这段代码,会报错吗?使用global能解决吗?
def counter():
count = 0
def inc():
count += 1
return count
return inc
foo = counter()
print(foo(), foo())
上例一定出错,使用gobal可以解决
def counter():
global count
count = 0
def inc():
global count
count += 1
return count
return inc
foo = counter()
print(foo(), foo())
count = 100
print(foo()) # 打印几?
上例使用global解决,这是全局变量的实现,而不是闭包了。
如果要对这个普通变量使用闭包,Python3中可以使用nonlocal关键字。
nonlocal语句
nonlocal:将变量标记为不在本地作用域定义,而是在上级的某一级局部作用域中定义,但不能是全局作用域中定义。
def counter():
count = 0
def inc():
nonlocal count # 声明变量count不是本地变量
count += 1
return count
return inc
foo = counter()
print(foo(), foo())
count 是外层函数的局部变量,被内部函数引用。
内部函数使用nonlocal关键字声明count变量在上级作用域而非本地作用域中定义。
代码中内层函数引用外部局部作用域中的*变量,形成闭包。
上例是错误的,nonlocal 声明变量 a 不在当前作用域,但是往外就是全局作用域了,所以错误。
函数的销毁
定义一个函数就是生成一个函数对象,函数名指向的就是函数对象。
可以使用del语句删除函数,使其引用计数减1。
可以使用同名标识符覆盖原有定义,本质上也是使其引用计数减1。
Python程序结束时,所有对象销毁。
函数也是对象,也不例外,是否销毁,还是看引用计数是否减为0。
变量名解析原则LEGB
Local,本地作用域、局部作用域的local命名空间。函数调用时创建,调用结束消亡
Enclosing,Python2.2时引入了嵌套函数,实现了闭包,这个就是嵌套函数的外部函数的命名空间
Global,全局作用域,即一个模块的命名空间。模块被import时创建,解释器退出时消亡
Build-in,内置模块的命名空间,生命周期从python解释器启动时创建到解释器退出时消亡。例如print(open),print和open都是内置的变量
所以一个名词的查找顺序就是LEGB
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