Python 变量作用域

Python中的变量是计算机内存中对象的符号名称。Python基于命名空间的概念来定义各种标识符（如函数、变量等）的上下文。命名空间是当前上下文中定义的符号名称的集合。

Python提供了以下类型的命名空间：

内置命名空间 包含内置的函数和内建的异常。它们在Python解释器加载时就会被加载到内存中，并一直存在于解释器运行期间。
全局命名空间 包含在主程序中定义的任何名称。这些名称在程序运行期间一直存在于内存中。
局部命名空间 包含在函数内部定义的名称。它们在函数运行期间可用。

这些命名空间是相互嵌套的。下图显示了命名空间之间的关系。

Python 变量作用域

某个变量的生命周期限定在定义它的命名空间中。因此，不可能从任何外部命名空间访问内部命名空间中存在的变量。

globals()函数

Python的标准库包括一个内置函数globals()。它返回当前全局命名空间中可用的符号字典。

从Python提示符直接运行globals()函数。

>>> globals()
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <class '_frozen_importlib.BuiltinImporter'>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>}

可以看到已加载了builtins模块，其中包含了所有内置函数和内置异常的定义。

保存包含少量变量和一个内部包含更多变量的函数的以下代码。

name = 'TutorialsPoint'
marks = 50
result = True
def myfunction():
   a = 10
   b = 20
   return a+b

print (globals())

从该脚本内部调用globals()将返回以下字典对象 −

{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x00000263E7255250>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'C:\\Users\\user\\examples\\main.py', '__cached__': None, 'name': 'TutorialsPoint', 'marks': 50, 'result': True, 'myfunction': <function myfunction at 0x00000263E72004A0>}

全局命名空间现在包含程序中的变量及其值以及其中的函数对象（而不是函数中的变量）。

locals()函数

Python的标准库包括一个内置函数locals()。它返回函数命名空间中当前可用的符号字典。

修改以上脚本以在函数内部打印全局和局部命名空间的字典。

name = 'TutorialsPoint'
marks = 50
result = True
def myfunction():
   a = 10
   b = 20
   c = a+b
   print ("globals():", globals())
   print ("locals():", locals())
   return c
myfunction()

输出结果显示， 局部变量 (locals()) 返回函数中当前可用的变量及其值的字典。

globals(): {'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x00000169AE265250>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'C:\\Users\\mlath\\examples\\main.py', '__cached__': None, 'name': 'TutorialsPoint', 'marks': 50, 'result': True, 'myfunction': <function myfunction at 0x00000169AE2104A0>}
locals(): {'a': 10, 'b': 20, 'c': 30}

由于globals()和locals()函数都返回字典，您可以使用字典的get()方法或索引操作符从相应的命名空间中访问变量的值。

print (globals()['name']) #displays TutorialsPoint
   print (locals().get('a')) #displays 10

命名空间冲突

如果全局范围和局部范围中都存在同名变量，Python解释器会优先选择局部命名空间中的变量。

marks = 50 # this is a global variable
def myfunction():
   marks = 70 # this is a local variable
   print (marks)

myfunction()
print (marks) # prints global value

它将产生以下输出 −

70
50

如果您尝试在函数内部操作全局变量的值，Python会引发 UnboundLocalError 。

marks = 50 # this is a global variable
def myfunction():
   marks = marks + 20
   print (marks)

myfunction()
print (marks) # prints global value

它将产生以下输出。−

marks = marks + 20
           ^^^^^
UnboundLocalError: cannot access local variable 'marks' where it is not associated with a value

要修改全局变量，您可以使用字典语法对其进行更新，或者在修改之前使用 global 关键字引用它。

var1 = 50 # this is a global variable
var2 = 60 # this is a global variable
def myfunction():
   "Change values of global variables"
   globals()['var1'] = globals()['var1']+10
   global var2
   var2 = var2 + 20

myfunction()
print ("var1:",var1, "var2:",var2) #shows global variables with changed values

它将产生以下输出 −

var1: 60 var2: 80

最后，如果您试图在全局范围内访问局部变量，Python会引发NameError，因为局部范围内的变量无法在其外部访问。

var1 = 50 # this is a global variable
var2 = 60 # this is a global variable
def myfunction(x, y):
   total = x+y
   print ("Total is a local variable: ", total)

myfunction(var1, var2)
print (total) # This gives NameError

它将产生如下输出−

Total is a local variable: 110
Traceback (most recent call last):
   File "C:\Users\user\examples\main.py", line 9, in <module>
   print (total) # This gives NameError
          ^^^^^
NameError: name 'total' is not defined