理解 global and local variable

現在我想在子代碼塊中對global variable重新賦值，實現代碼如下：

code snippet 1

>>>

>>> var = 'outer val'

>>> def func1():

... var = 'inner val'

... print "Inside func1(), val: ", var

... print "locals(): ", locals()

... print "globals(): ", globals()

...

>>> func1()

Inside func1(), val: inner val

locals(): {'var': 'inner val'}

globals(): {'func1': , '__builtins__': , '__package__': None, 'var': 'outer val', '__name__': '__main__', '__doc__': None}

>>>

>>> print "var: ", var

var: outer val

>>>

但結果并非如我所愿。在func1內部，var的值為"inner val"，離開了函數，其值又變成了"outer val"，為什么？看看輸出的本地和全局變量列表答案就明顯了，var既出現在本地變量列表，又出現在全局變量列表，但綁定的值不一樣，因為他們本就是兩個不同的變量。也就是說，當你想在子代碼塊中對某個全局變量重新賦值時，實際上你只是定義了一個同名的本地變量，這并不會改變全局變量的值。

如何修改全局變量的值？需要在函數中使用global statement。先看一例：

code snippet 2

>>> def func2():

... global var2

... var2 = 'who am i'

... print "locals(): ", locals()

... print "globals(): ", globals()

...

>>> func2()

locals(): {}

globals(): {'func2': , 'func1': , 'var2': 'who am i', '__builtins__': , '__package__': None, '__name__': '__main__', '__doc__': None}

>>>

>>> print var2

who am i

>>>

看看輸出結果，發現竟然可以在函數代碼塊中定義一個全局變量，太神奇了！因為全局變量的作用域是整個模塊，所以離開了定義函數，依然可以讀取它。

有了這個做鋪墊，再來嘗試修改全局變量的值：

code snippet 3

>>> global_var = 'outer'

>>> def func3():

... global global_var

... global_var = 'inner'

... print "locals(): ", locals()

... print "globals(): ", globals()

...

>>> func3()

locals(): {}

globals(): {'func3': , '__builtins__': , 'global_var': 'inner', '__package__': None, '__name__': '__main__', '__doc__': None}

>>>

>>> print global_var

inner

>>>

妥妥的了。做個總結吧，要在函數代碼塊中修改全局變量的值，就使用global statement聲明一個同名的全局變量，然后就可以修改其值了；如果事先不存在同名全局變量，此語句就會定義一個，即使離開了當前函數也可以使用它。

理解 global and free variable

來自于python官方文檔 Execution Model 的解釋：

When a name is used in a code block, it is resolved using the nearest enclosing scope. The set of all such scopes visible to a code block is called the block’s environment.

If a name is bound in a block, it is a local variable of that block. If a name is bound at the module level, it is a global variable. (The variables of the module code block are local and global.) If a variable is used in a code block but not defined there, it is a free variable.

這段文檔確實應該多讀多想。全局變量不用多說，一看就懂。不過這句話有點讓人費解，“The variables of the module code block are local and global”，我是這樣理解的，對于模塊代碼塊來說，模塊級的變量就是它的本地變量，但對于模塊中其他更小的代碼塊來說，這些變量就是全局的。那再進一步，什么是模塊級的變量，是指那些在模塊內部，但在其所有子代碼塊之外定義的變量嗎？用代碼驗證哈：

code snippet 4

>>>

>>> global_var = 'global_val'

>>> def showval():

... local_var = 'local_val'

... print "before defining inner func, showval.locals(): ", locals()

... def innerFunc():

... print "Inside innerFunc, local_var: ", local_var

... print "innerFunc.locals:", locals()

... print "after defining inner func, showval.locals(): ", locals()

... print "showval.globals():", globals()

... return innerFunc

...

>>> a_func = showval()

before defining inner func, showval.locals(): {'local_var': 'local_val'}

after defining inner func, showval.locals(): {'innerFunc': , 'local_var': 'local_val'}

showval.globals(): {'__builtins__': , 'global_var': 'global_val', '__package__': None, '__name__': '__main__', '__doc__': None, 'showval': }

>>>

>>> a_func

>>> a_func()

Inside innerFunc, local_var: local_val

innerFunc.locals: {'local_var': 'local_val'}

>>>

基于自己的理解來分析哈輸出結果：變量local_var、函數innerFunc是在函數代碼塊showval中定義的，所以它們是該代碼塊的局部變量。首次輸出globals時，變量global_var、函數showval在所有子代碼塊之外定義，所以它們是當前模塊的全局變量。再次輸出globals時，多了一個全局變量globals。

注意看，全局變量中還有：__builtins__、__package__、__name__、__doc__。這些變量的含義可參考 python模塊的內置方法。

現在來看自由變量，local_var被innerFunc函數使用，但是并未在其中定義，所以對于innerFunc代碼塊來說，它就是自由變量。問題來了，自由變量為什么出現在

innerFunc.locals()的輸出結果中？這就需要看看locals()API文檔了：

Update and return a dictionary representing the current local symbol table. Free variables are returned by locals() when it is called in function blocks, but not in class blocks.

好像我已經把自由變量搞得很清楚了，但是真的嗎？看看下面的代碼：

code snippet 5

>>>

>>> global_var = 'foo'

>>> def ex1():

... local_var = 'bar'

... print "locals(): ", locals()

... print global_var

... print local_var

... global_var = 'foo2'

...

>>> ex1()

locals(): {'local_var': 'bar'}

Traceback (most recent call last):

File "", line 1, in

File "", line 4, in ex1

UnboundLocalError: local variable 'global_var' referenced before assignment

>>>

>>> def ex2():

... local_var = 'bar'

... print "locals(): ", locals()

... print "globals(): ", globals()

... print global_var

... print local_var

...

>>> ex2()

locals(): {'local_var': 'bar'}

globals(): {'__builtins__': , 'global_var': 'foo', '__package__': None, 'ex2': , 'ex1': , '__name__': '__main__', '__doc__': None}

foo

bar

>>>

首先分析哈輸出結果。執行ex1()函數失敗，原因：UnboundLocalError: local variable 'global_var' referenced before assignment，意思是global_var這個本地變量還未賦值就被引用了。等等，global_var怎么是本地變量了？與ex2()函數做個對比，發現因為有這行代碼global_var = 'foo2'，解釋器就認為global_var是一個本地變量，而不是全局變量。

那最外面定義的global_var到底是本地還是全局變量？看看第二部分的輸出，可以很確定地知道最外面定義的global_var是一個全局變量。

簡單點說，就是這里存在兩個同名的變量，一個是最外面定義的全局變量global_var，另一個是函數ex1()中定義的本地變量global_var。

再等等，矛盾出現了。按照之前對自由變量的理解，在一個代碼塊中被使用，但是并未在那兒定義，外部定義的global_var在函數塊ex1()中被使用，完全符合，它為什么不是一個自由變量？還是我們對自由變量的理解有問題？

與code snippet 4中確定是自由變量的local_var比較，發現local_var是一個函數代碼塊的本地變量，而code snippet 5中的global_var是一個模塊代碼塊的本地變量。當local_var被定義它的函數內的嵌套函數使用時，它就變成了一個自由變量，此時函數的嵌套就形成了閉包(closure)，可見自由變量的應用場景就是閉包。

而global_var對模塊本身來說它是一個本地變量，但在模塊中的其他代碼塊中也可以使用它，所以它同時又是一個全局變量。

到這兒就可以對自由變量的理解做個總結了：如果一個變量在函數代碼塊中定義，但在其他代碼塊中被使用，例如嵌套在外部函數中的閉包函數，那么它就是自由變量。注意，給變量賦值不算是使用該變量，使用指的是讀取變量值，具體區別后面再詳述。

理解 free and local variable

修改全局變量的值需要使用global，那修改自由變量的值又會如何？先用自然思維方式試試：

code snippet 6

>>>

>>> def outerfunc():

... var = 'free'

... def innerfunc():

... var = 'inner'

... print "Inside innerfunc, var: ", var

... print "Inside innerfunc, locals(): ", locals()

... innerfunc()

... print "var: ", var

... print "locals(): ", locals()

...

>>> outerfunc()

Inside innerfunc, var: inner

Inside innerfunc, locals(): {'var': 'inner'}

var: free

locals(): {'var': 'free', 'innerfunc': }

>>>

在innerfunc函數中我試圖修改自由變量var的值，結果卻發現修改只在innerfunc函數內有效，離開此函數后其值仍然是"free"。看看輸出的outerfunc和innerfunc函數的本地變量列表就知道咋回事兒了。當你想在閉包函數中對自由變量重新賦值時，實際上你只是在這里定義了一個本地變量，這并不會改變自由變量的值。

code snippet 7

class Namespace: pass

def ex7():

ns = Namespace()

ns.var = 'foo'

def inner():

ns.var = 'bar'

print 'inside inner, ns.var is ', ns.var

inner()

print 'inside outer function, ns.var is ', ns.var

ex7()

# console output

inside inner, ns.var is bar

inside outer function, ns.var is bar

code snippet 8

def ex8():

ex8.var = 'foo'

def inner():

ex8.var = 'bar'

print 'inside inner, ex8.var is ', ex8.var

inner()

print 'inside outer function, ex8.var is ', ex8.var

ex8()

# console output

inside inner, ex8.var is bar

inside outer function, ex8.var is bar

參考資源：

與50位技術專家面對面20年技術見證，附贈技術全景圖

總結

以上是生活随笔為你收集整理的python local variable_python学习笔记 - local, global and free variable的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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