Python中变量的作用域详解

1、作用于的概念

变量作用域指的是变量生效的范围，在Python中一共有两种作用域。

全局作用域

全局作用域在程序执行时创建，在程序执行结束时销毁。所有函数以外的区域都是全局作用域。在全局作用域中定义的变量，都属于全局变量，全局变量可以在程序的任意位置被访问。

函数作用域

函数作用域在函数调用时创建，在调用结束时销毁。函数每调用一次就会产生一个新的函数作用域（不调用不产生）。在函数作用域中定义的变量，都是局部变量，它只能在函数内部被访问。

2、局部变量

所谓局部变量是定义在函数体内部的变量，即只在函数体内部生效。

def testA():
    # 局部变量a
    # 在函数中为变量赋值时，默认都是为局部变量赋值
    # 局部变量不会影响函数外的变量。
    a = 100
    # 函数体内部访问，能访问到a变量
    print(a)


testA()  # 100
print(a)  # 报错：name 'a' is not defined

变量a是定义在testA函数内部的变量，在函数外部访问则立即报错。

局部变量的作用：在函数体内部，临时保存数据，即当函数调用完成后，则销毁局部变量。

3、全局变量

所谓全局变量，指的是在函数体内、外都能生效的变量。

思考：如果有一个数据，在函数A和函数B中都要使用，该怎么办？

答：将这个数据存储在一个全局变量里面。

# 定义全局变量a
a = 100

def testA():
    print(a)  # 访问全局变量a，并打印变量a存储的数据

def testB():
    print(a)  # 访问全局变量a，并打印变量a存储的数据

testA()  # 100
testB()  # 100

思考：testB函数需求修改变量a的值为200，如何修改程序？

a = 100

def testA():
    print(a)

def testB():
    a = 200
    print(a)

testA()  # 100
testB()  # 200
print(f'全局变量a = {a}')  # 全局变量a = 100

思考：在testB函数内部的a = 200中的变量a是在修改全局变量a吗？

答：不是。观察上述代码发现，15行得到a的数据是100，仍然是定义全局变量a时候的值，而没有返回

testB函数内部的200。综上：testB函数内部的a = 200是定义了一个局部变量。

（1）global关键字

思考：如何在函数体内部修改全局变量？

a = 100

def testA():
    print(a)

def testB():
    # 想要修改全局变量a的值是200
    # global 关键字声明a是全局变量
    global a
    a = 200
    print(a)


testA()  # 100
testB()  # 200
print(f'全局变量a = {a}')  # 全局变量a = 200

global关键字的作用是，在函数内部声明一个变量为全局变量。换句话说如果希望在函数内部修改全局变量，则需要使用global关键字来声明变量。

（2）总结

如果在函数里面直接把变量a=200赋值，此时的a不是全局变量的修改，而是相当于在函数内部声明了一个新的局部变量。函数体内部修改全局变量：先global声明a为全局变量，然后再变量重新赋值。

4、变量的查找

当我们使用变量时，会优先在当前作用域中寻找该变量，如果有则使用，

如果没有则继续去上一级作用域中寻找，如果有则使用，

如果依然没有则继续去上一级作用域中寻找，以此类推。

直到找到全局作用域，依然没有找到，则会抛出异常 NameError: name 'a' is not defined。

# 练习说明
a = 10
def fn2():
    def fn3():
        a = 30
        print('fn3中:','a =',a)
    fn3()
    print('fn2中:','a =',a)

fn2()
"""
输出结果：
fn3中: a = 30
fn2中: a = 10
"""

5、作用域中可变数据类型变量

c = 10
def fn4(a):
    # 在函数中对形参进行重新赋值，不会影响其他的变量
    a = 20
    print('a =', a, id(a))

fn4(c)
print('c =', c, id(c))
"""
输出结果：
a = 20 8791349231264
c = 10 8791349230944
"""


# 如果形参接收到的数据是一个全局列表
# 当在函数内尝试修改列表中的元素时，全局列表的数据也会发生改变
c = [1,2,3]
def fn4(a):
    # 如果形参执行的是一个对象，当我们通过形参去修改对象时
    # 会影响到所有指向该对象的变量
    a[0] = 100
    print('a =', a, id(a))

fn4(c)
print('c =', c, id(c))
"""
输出结果：
a = [100, 2, 3] 5132808
c = [100, 2, 3] 5132808
"""


# 如果我们不向全局变量有所改动
# 就需要使用我们之前学过的浅复制，
# 或者传入一个切片，就可以解决
c = [1, 2, 3]

def fn4(a):
    # 在函数中对形参进行重新赋值，不会影响其他的变量
    a[0] = 100
    print('a =', a, id(a))

fn4(c.copy())
# fn4(c[:])
print('c =', c, id(c))
"""
输出结果：
a = [100, 2, 3] 6050824
c = [1, 2, 3] 6050312
"""

6、多函数程序执行流程

一般在实际开发过程中，一个程序往往由多个函数组成，并且多个函数共享某些数据，如下所示：

（1）共用全局变量

# 1. 定义全局变量
glo_num = 0

def test1():
    global glo_num
    # 修改全局变量
    glo_num = 100

def test2():
    # 调用test1函数中修改后的全局变量
    print(glo_num)


# 2. 调用test1函数，执行函数内部代码：声明和修改全局变量
test1()
# 3. 调用test2函数，执行函数内部代码：打印
test2()  # 100

（2）返回值作为参数传递

# 先得到函数一的返回值，再把这个返回值传入到函数二
def test1():
    return 50

def test2(num):
    print(num)


# 1. 保存函数test1的返回值
result = test1()

# 2.将函数返回值所在变量作为参数传递到test2函数
test2(result)  # 50

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