11、Python之变量:看得见还是看不见,一文搞懂变量作用域

南宫理的日志录 2024-09-16 21:20:28
引言

在前面一篇关于Python变量的文章中,更多地结合对象的内存结构及字节码指令,来看不同代码针对不同的类型的对象的不同效果。今天这篇文章中,想对新手在使用Python变量中,可能遇到的其他困惑,再展开来说一下。大概分为这几个模块:1、几种变量赋值操作2、Python中的变量作用域3、变量赋值实例

几种变量赋值操作赋值语句

首先,从概念上来说,赋值的代码,我们一般叫做“赋值语句”。需要注意的是,通常来说,在编程语言中,语句与表达式是有区别的,表达式是有结果值的,可以作为赋值语句的一部分,也可以是其他语句中的组成部分。但是,赋值语句就不可以了,赋值语句就应该是一个单独的代码行,而不应该,也不能出现在其他语句或者表达式中。

赋值表达式(海象操作符)

有时候存在一些场景,我们需要先进行赋值操作,然后对变量的值进行比较或者进一步处理,这时候就需要拆开来写:

本着“能用一行代码搞定的,绝不应该写两行”的理念(瞎说的),Python从3.8开始,引入了新的语法,叫做“赋值表达式”,不同于赋值语句,赋值表达式是可以出现在其他语句中的。赋值表达式使用的操作符,叫做海象操作符,可以意会。使用赋值表达式改写一下:

链式赋值

不同于之前读书那会儿,学习C,新手容易犯的错误,就是链式赋值,但是,这在Python中是允许的

Python中的变量作用域

有时候,明明变量有的,解释器跟看不到一样,愣是报错。有时候,明明对变量重新赋值了,也没有报错,确又没有赋值成功。如果是一个不理解Python解释器逻辑的Python新手,会觉得Python解释器就好像眼睛不太好使的病人……

在编程语言中,一般都有一个作用域(Scope)的概念。简单理解,就是变量能发生作用的范围。变量的作用域决定了变量在程序中的可见性和生命周期。不同的编程语言中,关于变量的作用域的设计可能会有些细微的差别。

作用域类型

在Python中,主要有四种作用域,范围从小到大,依次为:

局部作用域(Local Scope):在函数内部定义的变量,仅在函数内部可见

嵌套作用域(Enclosing Scope):在嵌套函数中,外部函数的变量,对内部函数可见

全局作用域(Global Scope):在模块级别定义的变量,在整个模块中可见

内置作用域(Built-in Scope):Python内置的变量和函数,如print、len等

LEGB规则

Python查找变量的顺序遵循LEGB规则:

L(Local):首先在局部作用域查找变量

E(Enclosing):如果在局部作用域中找不到,则在嵌套作用域查找

G(Global):如果在嵌套作用域中找不到,则在全局作用域查找

B(Built-in):如果在全局作用域中找不到,则在内置作用域查找

如果这些作用域中都没有定义名称相同的变量,那么程序就会抛出NameError异常。

变量赋值实例

对变量的使用,分为两种情况,一种是读,一种是写(重新赋值)。关于变量读的操作,应用前面的LEGB规则就行了。

但是,对于变量的写,就有些不太一样了,要分为两种情况:1)如果变量已经在定义在当前作用域中,那么直接把新的值交给它即可;2)如果当前作用域中不存在这个变量,那么即便外围作用域中有同名的变量,Python还是会把本次的赋值操作当成是变量定义来处理。这时会产生的一个重要的效果,也就是说,Python会把包含赋值操作的这个函数当成新定义的这个变量的作用域。

输出结果:

新手可能会认为这种赋值规则比较奇怪,但是Python是故意这样设计的。这样,才能防止函数中的局部变量污染外围模块。

假如不这样做,那么函数里的每条赋值语句都有可能影响全局作用域中的变量,这样不仅混乱,而且会让全局变量之间彼此交互影响,从而导致很多难以探查的bug。

设计思想是好的,但是,现在问题来了,要怎么从局部作用域来修改全局作用域中的变量呢?Python中提供了解决方案,通过global关键字声明引用全局变量:

输出结果:

关于变量的使用及作用域,暂时就介绍到这里。更多的内容,在后面介绍到函数、闭包等,还会有所涉及。

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