Python变量的作用域

从变量的作用域角度来看，Python 中的变量可以分为以下几类：全局变量、局部变量、非局部变量和内建变量。这些分类主要与变量的可见范围和生命周期有关。

1. 全局变量 (Global Variables)

• 定义：在函数或类的外部定义的变量，作用域是整个模块（文件）。它们可以在模块内的所有函数中被访问，但如果需要在函数中修改，必须显式声明为 global。
• 作用域：模块级别，跨函数和类。
• 生命周期：程序运行期间始终存在，直到程序结束。

示例：

x = 42  # 全局变量

def print_global():
    print(x)  # 可以直接访问全局变量

def modify_global():
    global x
    x = 100  # 修改全局变量

print_global()  # 输出：42
modify_global()
print_global()  # 输出：100

2. 局部变量 (Local Variables)

• 定义：在函数内部定义的变量，仅在函数内部有效。
• 作用域：函数内部。
• 生命周期：变量在函数调用时创建，函数执行完毕后销毁。

示例：

def example():
    y = 10  # 局部变量
    print(y)

example()  # 输出：10
# print(y)  # 报错：NameError，因为 y 只在函数内部有效

3. 非局部变量 (Nonlocal Variables)

• 定义：指外部嵌套函数中的局部变量，可以通过 nonlocal 关键字在内部函数中修改这些变量。
• 作用域：嵌套函数之间（函数闭包中）。
• 生命周期：随着外层函数的生命周期而存在。

示例：

def outer():
    a = 5  # 外层函数的局部变量

    def inner():
        nonlocal a
        a = 10  # 修改外层函数的局部变量
        print("Inner:", a)

    inner()
    print("Outer:", a)

outer()
# 输出：
# Inner: 10
# Outer: 10

4. 内建变量 (Built-in Variables)

• 定义：由 Python 解释器内建的变量和函数，作用域是整个程序。
• 作用域：全局，优先级最低。
• 生命周期：程序运行期间始终存在。

Python 的内建命名空间可以通过 dir(__builtins__) 查看，常见的内建变量包括：

• 函数：len(), max(), min(), print() 等。
• 异常类：Exception, ValueError 等。
• 常量：True, False, None。

示例：

print(len([1, 2, 3]))  # 使用内建函数 len()

5. 作用域解析规则 (LEGB)

Python 的变量作用域遵循 LEGB 规则：

1. Local (局部作用域) 当前函数或代码块内部的变量。
2. Enclosing (闭包外层作用域) 外层函数的局部作用域（针对嵌套函数）。
3. Global (全局作用域) 模块级别的变量，当前模块中的全局变量。
4. Built-in (内建作用域) Python 内建命名空间中的变量。

示例：

x = "global"

def outer():
    x = "enclosing"
    def inner():
        x = "local"
        print(x)  # 输出：local
    inner()
    print(x)  # 输出：enclosing

outer()
print(x)  # 输出：global

6. 全局变量与局部变量的冲突

如果局部变量和全局变量同名，函数内部优先使用局部变量。

示例：

x = 10  # 全局变量

def example():
    x = 20  # 局部变量，屏蔽全局变量
    print(x)

example()  # 输出：20
print(x)  # 输出：10

要在函数中显式修改全局变量，需使用 global：

x = 10

def example():
    global x
    x = 20  # 修改全局变量

example()
print(x)  # 输出：20

7. 嵌套作用域中的变量修改

使用 nonlocal 修改闭包外层的变量：

def outer():
    x = 10

    def inner():
        nonlocal x
        x = 20  # 修改外层变量

    inner()
    print(x)

outer()  # 输出：20

总结

Python 中的作用域控制简单且灵活，但需要合理管理，避免变量命名冲突。