Python变量作用域：局部变量、全局变量与global关键字

变量作用域是编程中的一个重要概念，它决定了变量在程序中的可访问性。在Python中，理解变量作用域可以帮助您避免错误，并编写更清晰的代码。本教程将介绍Python中的局部变量、全局变量和global关键字。

什么是变量作用域？

变量作用域指的是变量在程序中的可见和可访问范围。简单来说，它定义了您在代码的哪个部分可以使用特定的变量。Python中的变量作用域主要分为两种：局部作用域和全局作用域。

局部变量

局部变量是在函数内部定义的变量。它们只在定义它们的函数内有效，函数外部无法访问这些变量。这意味着，如果您在一个函数中创建一个变量，它只能在该函数内部使用。

示例：

def my_function():
    x = 10  # x是局部变量
    print(f"在函数内部: x = {x}")

my_function()
print(f"在函数外部: x = {x}")  # 这会引发NameError，因为x在函数外部不可见

在上面的代码中，变量x在my_function函数内定义，所以它是局部变量。尝试在函数外部打印x会导致错误，因为x不在当前作用域中。

全局变量

全局变量是在函数外部定义的变量。它们在整个程序中都可见，可以从任何地方访问，包括函数内部。这使您可以在不同的函数之间共享数据。

示例：

y = 20  # y是全局变量

def another_function():
    print(f"在函数内部: y = {y}")  # 可以访问全局变量y

another_function()
print(f"在函数外部: y = {y}")  # 同样可以访问全局变量y

这里，y在函数外部定义，所以是全局变量，可以在函数内外访问。

global关键字

有时，您可能想在函数内部修改全局变量的值。默认情况下，如果您在函数内部对一个全局变量重新赋值，Python会创建一个新的局部变量，而不是修改全局变量。这可能导致混淆。

使用global关键字，您可以告诉Python，函数内部的变量引用的是全局变量，从而允许您在函数中修改它。

示例：

z = 30  # z是全局变量

def modify_function():
    global z  # 使用global关键字声明z是全局变量
    z = 40  # 现在修改全局变量z
    print(f"在函数内部修改后: z = {z}")

modify_function()
print(f"在函数外部: z = {z}")  # 输出修改后的值

如果不使用global关键字：

z = 30

def modify_function_without_global():
    z = 40  # 这创建了一个新的局部变量，而不是修改全局变量z
    print(f"在函数内部: z = {z}")  # 输出40

modify_function_without_global()
print(f"在函数外部: z = {z}")  # 输出30，全局变量z未改变

常见注意事项

• 作用域层次： Python使用作用域链来查找变量。它首先在局部作用域中查找，如果没有找到，则逐级向上查找，直到全局作用域。
• 避免过度使用全局变量： 虽然全局变量方便，但过度使用可能导致代码难以维护和调试。尽量使用函数参数和返回值来传递数据。
• 嵌套函数： 在嵌套函数中，内部函数可以访问外部函数的变量（这称为闭包），但除非使用nonlocal关键字（适用于嵌套作用域），否则不能修改它们。

总结

• 局部变量定义在函数内部，只在函数内有效。
• 全局变量定义在函数外部，在整个程序中可见。
• 使用global关键字可以在函数内部修改全局变量。
• 理解变量作用域有助于避免变量冲突和编写高质量的Python代码。

通过掌握这些概念，您可以更自信地处理Python中的变量，避免常见错误。继续练习，尝试在不同场景中使用这些概念，以加深理解。

进一步学习： 探索Python中的内置函数、模块和类作用域，以扩展您的知识。