Python函数中变量作用域的工作原理是什么？

在本文中，我们将讨论Python函数中变量作用域的工作原理。

名称的作用域是程序中可以清晰访问名称（例如变量）的区域。

因此，变量作用域是我们可以访问变量的区域，如下面的示例所示-

def multiplication():
   product = 7*9

在此示例中，“product”变量在函数内部创建，因此只能在函数内部访问。

通常，Python作用域概念是使用称为LEGB规则的规则来呈现，基于四个变量作用域的主要类别。它代表 –

• 本地的

• 封闭的

• 全局的

• 内置的。

让我们逐一讨论所有范围。

更多Python相关文章，请阅读：Python 教程

本地的作用域

当一个变量在函数内部定义时，它的作用域被限制在函数内部。只要函数处于运行状态（源）并且从定义时可以使用，它就存在。这意味着它的值或者甚至无法从函数外部访问。

示例

以下是本地作用域变量的示例-

def prime_numbers():
   first_prime_no = 2
   print("The first prime number is: ", first_prime_no)

# the driver code
prime_numbers()
print("The first prime number is: ", first_prime_no)

输出结果

通过使用函数“prime_numbers()”，我们能够打印“first_prime_no”变量的值。但是，在尝试从函数外部读取并打印同一变量时，它会产生NameError。因为“first_prime_no”是“本地”于函数，无法从函数体外部访问，如下面的输出所示-

The first prime number is: 2
Traceback (most recent call last):
   File "C:\Users\Lenovo\Desktop\untitled.py", line 6, in <module>
      print("The first prime number is: ", first_prime_no)
NameError: name 'first_prime_no' is not defined

全局作用域

可能这是学习最简单的作用域。当变量定义在任何函数外部时，它成为全局变量，其作用域在整个程序中的任何地方。这意味着它可以在任何函数中使用，并且可以修改全局变量的值。

示例

以下是全局作用域变量的示例-

animal = "Lion"
def animal_species():
   pantheria = "Pantheria"
   print('The name and species of the animal is:',animal, pantheria)
def animal_kingdom(name):
   print('The name and kingdom of the animal is:',animal, name)
animal_species()
animal_kingdom("Animalia")

输出结果

以下是上面代码的输出-

The name and species of the animal is: Lion Pantheria
The name and kingdom of the animal is: Lion Animalia

封闭作用域

封闭（或非本地）作用域是仅适用于嵌套函数的特殊作用域。如果本地作用域是内部或嵌套函数，则封闭作用域是外部或封闭函数的作用域。您在封闭函数中定义的名称包含在此作用域中。

示例

在示例代码的“Lion（）”函数中，使用了变量“species”。在那种情况下，它既不是本地范围也不是全局范围。术语“封闭作用域”指的是此-

def animal():
   species = "Pantheria"
   def Lion():
      kingdom= "Animalia"
      print('The species of the animal is:', species)
      print('The kingdom of the animal is:',kingdom)
   Lion()
animal()

输出

以下是上面代码的输出 –

动物的种类是：Pantheria
动物的王国是：Animalia

Python中的内置作用域

在Python中，它具有最广泛的使用范围。 Python自带的每个模块中保留的名称都有其自己的内置作用域。当Python无法在本地、封闭或全局作用域中找到标识符时，Python会搜索内置作用域以确定标识符是否在该处定义。

Python会首先检查本地作用域以验证哪些变量在该处定义，然后是封闭作用域，最后是全局作用域。如果无法在任何地方找到标识符，则最后将检查内置作用域。

示例

这种情况下，函数int()、print()和type()不需要在这里定义，因为它们在Python的内置作用域中定义 –

x = 17.89
int(x)
print('The value of x is:',x)
print('The type of x is:',type(x))

输出

以下是上面代码的输出 –

x的值是：17.89
x的类型是：<class 'float'>

Python中的全局关键字

通过使用global，您指令Python使用全局声明的变量而不是在本地创建一个变量。只需输入“global”和变量名就可以使用该关键字。

示例

以下是在Python中使用全局关键字的示例 –

animal = "Lion"
def animal_species(Pan):
   global animal
   animal = Pan
def animal_kingdom():
   animalia = "Animalia"
   print('The animal species and kingdom is:',animal,animalia)
animal_species('Pantheria')
animal_kingdom()

输出

现在我们已经看到了，我们可以使用定义在全局作用域中的变量“animal”使用全局关键字。因此，当我们将值“Pan”赋给变量时，我们在函数外面改变了值。

动物的种类和王国是: Pantheria Animalia

示例

以下是在Python中使用全局关键字的示例 –

animal = "Lion"
def animal_name():
   animal = "Panther"
   print('动物是:',animal)
animal_name()
print ('动物是:',animal)

输出

上面的代码将打印出“Panther”和“Lion”的值，因为“animal”在本地作用域变量中指的是“Panther”，在“method()”函数外的全局变量中指的是“Lion”。

动物是：Panther
动物是：Lion

Python中的非局部关键字

非局部是嵌套函数中的有用关键字。因此，该变量将被引用为最近的封闭范围内先前绑定的变量。换句话说，它会阻止变量首先绑定到本地并推动其向上移动。和全局关键字一样，语法相同。

示例

在下面的示例中，“animal”指的是函数“animal_kingdom()”中的“local variable”，方法“animal_name()”中的“nonlocal variable”和这些函数之外的“global variable”。现在使用了非局部变量 –

animal = "Lion-global variable"
def animal_name():
   animal = "Panther-nonlocal variable"
   def animal_kingdom():
      nonlocal animal
      animal = "Animalia-local variable"
      print('动物是:',animal)
   animal_kingdom()
   print('动物是:',animal)
animal_name()
print ('动物是:',animal)

输出

在函数中，即“animal_kingdom()”，我们在“animal”变量上使用了非局部关键字。因此，当我们修改非局部变量“animal”的值时，它也会更改其值，该变量定义在方法（）函数即“animal_name()”中。

The animal is: Animalia-local variable
The animal is: Animalia-local variable
The animal is: Lion-global variable