【测试开发】python系列教程：作用域

r囧r小猫 2023-09-25 19:37 116阅读 0赞

这次我们分享python的作用域

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：

有四种作用域：

  • 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。比如两个嵌套函数，一个函数（或类） A 里面又包含了一个函数 B ，那么对于 B 中的名称来说 A 中的作用域就为 nonlocal。
  • 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。

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。

  1. g_cou = 0  # 全局作用域
  2. def outer():
  3.     o_cou = 1  # 闭包函数外的函数中
  4.     def inner():
  5.         i_cou= 2  # 局部作用域

内置作用域是通过一个名为 builtin 的标准模块来实现的，但是这个变量名自身并没有放入内置作用域内，所以必须导入这个文件才能够使用它。

在Python3.0中，可以使用以下的代码来查看到底预定义了哪些变量:

  1. >>> import builtins
  2. >>> dir(builtins)

结果：

  1. ['ArithmeticError', 'AssertionError', 'AttributeError',
  2.  'BaseException', 'BlockingIOError', 'BrokenPipeError', 
  3.  'BufferError', 'BytesWarning', 'ChildProcessError', 
  4.  'ConnectionAbortedError', 'ConnectionError', 
  5.  'ConnectionRefusedError', 'ConnectionResetError', 
  6.  'DeprecationWarning', 'EOFError', 'Ellipsis', 
  7.  'EnvironmentError', 'Exception', 'False', 'FileExistsError',
  8. 'FileNotFoundError', 'FloatingPointError', 'FutureWarning',
  9. 'GeneratorExit', 'IOError', 'ImportError', 'ImportWarning',
  10. 'IndentationError', 'IndexError', 'InterruptedError', 
  11. 'IsADirectoryError', 'KeyError', 'KeyboardInterrupt', 
  12. 'LookupError', 'MemoryError', 'ModuleNotFoundError', 
  13. 'NameError', 'None', 'NotADirectoryError', 'NotImplemented',
  14. 'NotImplementedError', 'OSError', 'OverflowError',
  15. 'PendingDeprecationWarning', 'PermissionError', 
  16. 'ProcessLookupError', 'RecursionError', 'ReferenceError',
  17. 'ResourceWarning', 'RuntimeError', 'RuntimeWarning', 
  18. 'StopAsyncIteration', 'StopIteration', 'SyntaxError', 
  19. 'SyntaxWarning', 'SystemError', 'SystemExit', 
  20. 'TabError', 'TimeoutError', 'True', 'TypeError', 
  21. 'UnboundLocalError', 'UnicodeDecodeError', 
  22. 'UnicodeEncodeError', 'UnicodeError', 'UnicodeTranslateError', 
  23. 'UnicodeWarning', 'UserWarning', 'ValueError', 'Warning', 
  24. 'ZeroDivisionError', '__build_class__', '__debug__', 
  25. '__doc__', '__import__', '__loader__', '__name__', '__package__',
  26.  '__spec__', 'abs', 'all', 'any', 'ascii', 'bin', 'bool', 
  27.  'breakpoint', 'bytearray', 'bytes', 'callable', 'chr', 
  28.  'classmethod', 'compile', 'complex', 'copyright', 
  29.  'credits', 'delattr', 'dict', 'dir', 'divmod', 'enumerate', 
  30.  'eval', 'exec', 'exit', 'filter', 'float', 'format', 
  31.  'frozenset', 'getattr', 'globals', 'hasattr', 'hash', 
  32.  'help', 'hex', 'id', 'input', 'int', 'isinstance', 
  33.  'issubclass', 'iter', 'len', 'license', 'list', 'locals', 
  34.  'map', 'max', 'memoryview', 'min', 'next', 'object', 'oct', 
  35.  'open', 'ord', 'pow', 'print', 'property', 'quit', 'range', 
  36.  'repr', 'reversed', 'round', 'set', 'setattr', 'slice', 
  37.  'sorted', 'staticmethod', 'str', 'sum', 'super', 'tuple', 
  38.  'type', 'vars', 'zip']

Python 中只有模块（module），类（class）以及函数（def、lambda）才会引入新的作用域，其它的代码块（如 if/elif/else/、try/except、for/while等）是不会引入新的作用域的，也就是说这些语句内定义的变量，外部也可以访问，如下代码：

  1. >>> if True:
  2. ...     a='111'
  3. ...
  4. >>> a
  5. '111'

实例中 a 变量定义在 if 语句块中，但外部还是可以访问的。如果将 a 定义在函数中，则它就是局部变量，外部不能访问：

  1. >>> def aout():
  2. ...     b=112
  3. ...
  4. >>> b
  5. Traceback (most recent call last):
  6.   File "<stdin>", line 1, in <module>
  7. NameError: name 'b' is not defined

从报错的信息上看，说明了 msg_inner 未定义，无法使用，因为它是局部变量，只有在函数内可以使用。

全局变量和局部变量

定义在函数内部的变量拥有一个局部作用域，定义在函数外的拥有全局作用域。

局部变量只能在其被声明的函数内部访问，而全局变量可以在整个程序范围内访问。调用函数时，所有在函数内声明的变量名称都将被加入到作用域中。

  1. total = 0  # 这是一个全局变量
  2. # 可写函数说明
  3. def sum(arg1, arg2):
  4.     # 返回2个参数的和."
  5.     total = arg1 + arg2  # total在这里是局部变量.
  6.     print("函数内是局部变量 : ", total)
  7.     return total
  8. # 调用sum函数
  9. sum(10, 20)
  10. print("函数外是全局变量 : ", total)

结果：

e5f47794997b07da434e1f2547566003.png

global 和 nonlocal关键字

当内部作用域想修改外部作用域的变量时，就要用到 global 和 nonlocal 关键字了。

以下实例修改全局变量 num：

  1. num = 1
  2. def fun1():
  3.     global num  # 需要使用 global 关键字声明
  4.     print(num)
  5.     num = 123
  6.     print(num)
  7. fun1()
  8. print(num)

结果：

c3ece24000641b85340a09ab59cbd8f6.png

如果要修改嵌套作用域（enclosing 作用域，外层非全局作用域）中的变量则需要 nonlocal 关键字了，如下实例：

  1. def outer():
  2.     num = 10
  3.     def inner():
  4.         nonlocal num   # nonlocal关键字声明
  5.         num = 100
  6.         print(num)
  7.     inner()
  8.     print(num)
  9. outer()

结果：

674a326098e9a38f837b3099b30cc7c2.png

另外有一种特殊情况，假设下面这段代码被运行：

  1. a = 10
  2. def test():
  3.     a = a + 1
  4.     print(a)
  5. test()

结果;

3189cb63de57346fdf159692fef1a4a5.png

错误信息为局部作用域引用错误，因为 test 函数中的 a 使用的是局部，未定义，无法修改。如何解决这个问题呢

  1. a = 10
  2. def test():
  3.     global a
  4.     a = a + 1
  5.     print(a)
  6. test()

结果

a2889da43592afd98e415ee423b9e834.png

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