Python 中的作用域、global 与 nonlocal

说明

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在本文中，我们以 Python 3 来介绍作用域相关的内容。

作用域

Python有四类作用域（Scope）。

局部（Local）作用域）
封闭（Enclosing）作用域
全局（Global）作用域
内置（Built-in）作用域

LEGB规则

在作用域中按名称去寻找对象（Python中一切皆对象）时，会按照LEGB规则去查找。如果发生重名，也会按照LEGB规则，谁先被找到就用谁。

所谓LEGB规则，很简单，就是作用域查找顺序为：

Local -> Enclosing -> Global -> Built-in

以下，用示例代码来解释LEGB作用域，及其规则。

len = len([])       # (1)

def a():
    len = 1         # (2)

    def b():
        len = 2     # (3)
        print(len)  # (4)

    b()

a()

len原本是Python的一个内置函数，在以上代码中被重新定义了三次。

在(1)中，右边的len([])，就是内置的len函数。而左边的len =，则是新定义的全局变量，值为0。

在(2)中，又重新定义了len = 1。这里是函数a的本地作用域，而对嵌套的函数b来说，则是Enclosing作用域。

在(3)中，再次重新定义了len = 2。这是函数b的本地作用域。

在(4)中，打印len时，遵循LEGB规则，会打印Local的2。如果没有(3)，会打印Enclosing，也就是函数a里的1。如果没有(2)，会打印Global里的0。如果没有(1)，会打印<built-in function len>。

Python没有块级作用域

Python里是没有块级作用域（Block scope）的。

for i in range(10):
    pass

print(i)

以上代码会打印出9。

这里是一个比较糟糕的设计。如果有块级作用域，那么在for块结束后，就不应该能访问i。而现在，会得到i的最后一个值。

更糟糕的是，如果range()里是0，那么for循环会直接退出。这时再print(i)，结果就是：

NameError: name ‘i’ is not defined

所以，虽然Python没有块级作用域，但是建议就当它有。不要在代码块以外，使用代码块内定义的东西。

关键字global

前面只是谈及跨作用域的读取，还没谈及跨作用域的写入。

i = 0

def a():
    i = 1
    print('local:', i)

a()
print('global:', i)

以上代码的输出结果为：

local: 1
global: 0

也就是说，a函数里的i = 1，是定义一个新的局部变量，而非对全局变量的修改。

如果需要对全局变量i进行修改，则需要使用Python的global关键字。

i = 0

def a():
    global i
    i = 1
    print('local:', i)

a()
print('global:', i)

以上代码的输出结果为：

local: 1
global: 1

关键字nonlocal

修改Global变量的问题，可以用global关键字来解决；修改Enclosing变量的问题，就需要使用nonlocal关键字。

i = 0

def a():
    i = 1

    def b():
        nonlocal i
        i = 2

    b()
    print(i)

a()

以上代码的输出结果为2，这就是nonlocal的功效。

nonlocal不能代替global。如果在上述代码的函数a中，就只能使用global。因为，外层就是Global作用域了。

在多重嵌套中，nonlocal只会上溯一层；而如果上一层没有，则会继续上溯。

def a():
    i = 1
    def b():
        # i = 2
        def c():
            nonlocal i
            i = 3

        c()
        print('b:', i)

    b()
    print('a:', i)

a()

以上代码的输出结果为：

b: 3
a: 3

因为函数b中没有i，所以nonlocal上溯到了函数a中。

（注意：如果a中也没有，就回到了Global作用域，nonlocal会报错。）

如果以上代码中，函数b里的注释# i = 2去掉，则输出变为：

b: 3
a: 1

因为nonlocal只会上溯一层，到函数b，所以函数a中的i没有被修改。

Python 2的问题

LEGB规则是在Python 2.2以后确立的，在那以前不成立，是另一套。

Python 2中没有nonlocal关键字，所以无法对Enclosing作用域的上一层，进行写操作。

参考

PEP 227 – Statically Nested Scopes
PEP 3104 – Access to Names in Outer Scopes
A Beginner’s Guide to Python’s Namespaces, Scope Resolution, and the LEGB Rule

来源

https://note.qidong.name/2017/07/python-legb/

Python 中的作用域、global 与 nonlocal

作用域

LEGB规则

Python没有块级作用域

关键字global

关键字nonlocal

Python 2的问题

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