Day4作用域，Python关键字global和nonlocal使用

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一、概念

作用域是指变量的有效范围。变量并不是在每一个位置都可以访问，访问权限取决于这个变量在哪里赋值，作用域哪个作用域内。在python中的作用域一共分为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。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

先在局部作用域找，然后在闭包函数外的函数找，然后去全局找，然后去内置找。

def function_1():
    a = '1'
    def function_2():
        print(a)
        print(b)
        print(c)
    function_2()

b = 2
function_1()

上面的代码能够顺利执行，并打印a和b，c报错name ‘c’ is not defined。我们在function_2中并没有定义a和b两个变量，在上面代码b=2中，b作为了全局变量，属于全局作用域，没有定义在任何一个函数中。在function_1中定义a，这是一个局部变量，属于局部作用域，在function_1外部并不能访问到它，但是对于function_2中，变量a属于嵌套作用，在function_2中可以访问到，变量c属于局部作用域，在function_2之外无法访问。Python查找一个变量时会按照“局部作用域”、“嵌套作用域”、“全局作用域”和“内置作用域”的顺序进行搜索，前三者我们在上面的代码中已经看到了，所谓的“内置作用域”就是Python内置的那些标识符，我们之前用过的input、print、int等都属于内置作用域。

二、全局变量和局部变量

定义在函数内部的变量属于局部作用域，定义在函数之外的属于全局作用域。

局部变量只能在被声明的函数内部访问，全局变量可以在整个程序范围内访问。当我们调用函数时，函数内部的变量会被加入到作用域中。

total = 0
def sum(x,y):
    total = x + y  #这里total是局部变量
    print('函数内total是局部变量，值：',total)
    return  total
sum(1,2)
print('函数外total是全局变量, 值:',total)

输出
函数内total是局部变量，值： 3
函数外total是全局变量, 值: 0

三、global和nonlocal关键字

global：在函数内部声明全局变量，使得函数内部可以访问和修改全局变量的值

还是上述的例子，我们使用global函数使两个total的值相同

total = 0
def sum(x,y):
    global total   #不能直接赋值，需先定义
    total = x + y
    print('函数内total是局部变量，值：',total)
    return  total
sum(1,2)
print('函数外total是全局变量,值:',total)

输出：
函数内total是局部变量，值： 3
函数外total是全局变量, 值: 3

nonlocal:用于在嵌套函数中声明外部嵌套作用域中的变量，使得内部函数可以访问和修改外部函数中的变量。

def outer_function():
    y = 20

    def inner_function():
        y = 1
        print("内部函数 y 的值:", y)

    inner_function()
    print("外部函数 y 的值:", y)

outer_function()

输出：
内部函数 y 的值: 1
外部函数 y 的值: 20

def outer_function():
    y = 20

    def inner_function():
        nonlocal y
        y += 1
        print("内部函数 y 的值:", y)

    inner_function()
    print("外部函数 y 的值:", y)

outer_function()

输出：
内部函数 y 的值: 21
外部函数 y 的值: 21

四、使用场景

1、在函数内部修改全局变量

上面已有

2、在嵌套函数中访问外部函数的变量

上面已有

3、在闭包中使用外部变量

闭包是一种特殊的函数，可以访问其外部作用域中定义的变量。使用 nonlocal 关键字可以在闭包中修改外部变量的值。

def outer():
    x = 10

    def inner():
        nonlocal x
        x += 5
        return x
    return  inner

closure = outer()
print(closure())

输出：15