【python】作用域与闭包 || global与nonlocal

python作用域

  • 其他语言的作用域：块级、函数、类、模块、包等由小到大的级别
  • 但是python没有块级（if语句块、for语句块），所以if中定义的变量，相当于普通语句

>>> if True:            # if语句块没有作用域
    x = 1   
>>> x
1
>>> def func():         # 函数有作用域
    a = 8   
>>> a
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#3>", line 1, in <module>
    a
NameError: name 'a' is not defined

变量的作用域

在这里插入图片描述

查找循序：

Python以L –> E –> G –>B的规则查找变量，即：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，最后去内建中找。如果这样还找不到，那就提示变量不存在的错误。

a = 1

def func():
    print(a)  #输出1，局部变量找不到，去全局变量找

global和nonlocal

total = 0                        # total是一个全局变量

def plus( arg1, arg2 ):
    total = arg1 + arg2          # total在这里是局部变量.
    print("函数内局部变量total=  ", total)
    print("函数内的total的内存地址是: ", id(total))
    return total

plus(10, 20)
print("函数外部全局变量total= ", total)
print("函数外的total的内存地址是: ", id(total))

函数内局部变量total=   30
函数内的total的内存地址是:  94306286515584
函数外部全局变量total=  0
函数外的total的内存地址是:  94306286514624
  1. 在函数内定义的total，被认为是一个新的被定义的变量
  2. 这时候函数内的total和全局变量total是两个不同的变量（储存地址不一样）
global：指定当前变量使用外部的全局变量
total = 0                        # total是一个全局变量

def plus( arg1, arg2 ):
    global total    # 使用global关键字申明此处的total引用外部的total
    total = arg1 + arg2          
    print("函数内局部变量total=  ", total)
    print("函数内的total的内存地址是: ", id(total))
    return total

plus(10, 20)
print("函数外部全局变量total= ", total)
print("函数外的total的内存地址是: ", id(total))

函数内局部变量total=   30
函数内的total的内存地址是:  503494624
函数外部全局变量total=  30
函数外的total的内存地址是:  503494624
加大难度
a = 1
print("函数outer调用之前全局变量a的内存地址： ", id(a))

def outer():
    a = 2
    print("函数outer调用之时闭包外部的变量a的内存地址： ", id(a))
    def inner():
        a = 3
        print("函数inner调用之后闭包内部变量a的内存地址： ", id(a))
    inner()
    print("函数inner调用之后，闭包外部的变量a的内存地址： ", id(a))
outer()
print("函数outer执行完毕，全局变量a的内存地址： ", id(a))

函数outer调用之前全局变量a的内存地址：  94419210220000
函数outer调用之时闭包外部的变量a的内存地址：  94419210220032
函数inner调用之后闭包内部变量a的内存地址：  94419210220064
函数inner调用之后，闭包外部的变量a的内存地址：  94419210220032
函数outer执行完毕，全局变量a的内存地址：  94419210220000

问题：
如果在inner函数中想调用outer函数的a而不是全局变量的a，该怎么做？

ans：
使用nonlocal

nonlocal是不是只能在大函数包含的小函数里使用？

是的，nonlocal 关键字主要用于嵌套函数中，特别是在一个函数内部定义另一个函数（即内部函数）的情况下。这意味着它主要用于在外部函数（称为大函数）中的内部函数（称为小函数或嵌套函数）中使用。

nonlocal 的目的是告诉 Python 解释器，在当前作用域中，某个变量不是局部变量，也不是全局变量，而是在该变量的嵌套作用域中。这种情况下，它允许内部函数修改嵌套作用域中的变量，而不是创建一个同名的局部变量。

面试题

第一题：

a = 10
def test():
    a += 1
    print(a)
test()

输出：

Traceback (most recent call last):
  File "script.py", line 5, in <module>
    test()
  File "script.py", line 3, in test
    a += 1
UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

Exited with error status 1

原因：

  • a += 1相当于a = a + 1，按照赋值运算符的规则是先计算右边的a+1。
  • Python的规则是，如果在函数内部要修改一个变量，那么这个变量需要是内部变量，除非你用global声明了它是外部变量。

所以要这样修改：

a=10
def add():
    global a
    a+=1
    print(a)

add()

第二题：

name ='jack'

def f1():
    print(name)

def f2():
    name = 'eric'
    f1()

f2()

输出：

jack

分析：
Python函数的作用域取决于其函数代码块在整体代码中的位置，而不是调用时机的位置。
调用f1的时候，会去f1函数的定义体查找，对于f1函数，它的外部是name =‘jack’，而不是name = ‘eric’。

第三题

name = 'jack'

def f2():
    name = 'eric'
    return f1

def f1():
    print(name)

ret = f2()
ret()

输出：

jack

跟第二题一样，这只是返回函数，一种很新的返回😂

第四题：

a=10
def bigone(a):
    global a
    def smallone():
        nonlocal a
        a+=1
        print(a)
    smallone()
bigone(a)
print(a)

输出：

错误

python会优先把传入的参数当成在global后面的变量，就会错误

b=10
def bigone(a):
    global b
    def smallone():
        nonlocal a
        a+=1
        print(a)
    smallone()

这样就不会报错。