Python作用域详解

Python的作用域，你了解多少呢？在Python中，代码格式是由严格的缩进级别控制的，保证了较好的可读性。在Java中，若在一个方法（main方法、成员方法、静态方法）中使用了一对大括号，那么这对大括号内部就是一个新的作用域，在这段作用域内部声明的变量外部是无法访问的。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        {
            int a = 1;
        }
        a = 2;
    }
}

上方代码在第6行给a重新赋值时因为a在作用域外因此访问失败，编译不通过。

在Python中，作用域分为4部分：

• 局部作用域，即函数中、类中定义的变量；
• 若该函数或类有父层函数或父层类，则父层函数或父层类具有父层的局部作用域；
• 若函数或类位于顶层，则再上层就为模块级别，此级别的变量为全局变量；
• Python还具有一个内置模块builtin.py，它里面存在着一些预定义的函数的变量，可直接访问到，这部分为内置作用域。

需要注意的是，在日常开发中我们常常定义函数、定义类，它们是会创建新的作用域的，但是使用try-catch、if、for等语法时是不会创建新的作用域的。如：

try:
    a = 1
except:
    ...
print(a)  # 1

for _ in range(1):
    b = 2
print(b)  # 2

if True:
    c = 3
print(c)  # 3

而创建类、创建函数时会创建新的作用域，在外部尝试引用是会抛出异常的。

try:
    class Demo:
        a = 1

    print(a)
except Exception as e:
    print(e)

try:
    def f():
        b = 2
    print(b)
except Exception as e:
    print(e)

运行结果如下。

运行结果

所以父层作用域是引用不了子层作用域的变量的，除非将内部作用域的变量映射出来（如使用return返回，或闭包），外部才可使用。

Python有一个特长：专心地声明变量。无论外面的变量叫啥，只要你想在自己的作用域声明一个变量，即使这个变量和外部的变量重名，自己的变量还是自己的变量。如：

a = 1
def f():
    a = 2
    print(a)
f()  # 2

b = 3
class Demo:
    b = 4
    print(b)  # 4

上方这个例子说明，内部作用域是可以通过声明来达到隐藏外部作用域变量名称的。那么如果我们要使用外部作用域的名称，我们该如何做呢？Python为我们提供了两个关键字来引用不同类型下外部作用域的名称。

Global关键字

global关键字用于在函数内部声明一个变量为全局变量。当在函数内部使用变量时，默认情况下，该变量是局部变量，只在函数内部有效。如果想要在函数内部修改全局变量或者访问全局变量，就需要使用global关键字。

a = 1
def f():
    a = 2
    print(a)  # 2
f()

def g():
    global a
    print(a)  # 1
    a = 3
    print(a)  # 3
g()
print(a)  # 3

nonlocal关键字

nonlocal关键字用于在嵌套函数中声明一个变量为非局部变量。当在嵌套函数中使用变量时，默认情况下，该变量是局部变量，只在当前函数内有效。如果想要在嵌套函数内修改上一级函数的局部变量，就需要使用nonlocal关键字。nonlocal关键字只能用于嵌套函数中，不能用于全局作用域中。而且，nonlocal只能用于嵌套函数的上一级函数的局部变量，无法跨越多层嵌套。

def outer():
    a = 1
    def inner():
        nonlocal a
        a = 2
    inner()
    print(a)
    
outer()  # 2

在嵌套中使用global关键字

在嵌套的作用域中，可以使用global关键字声明一个变量为全局变量。当在嵌套函数中使用global关键字时，它会将变量绑定到最近的全局作用域。

a = 1
def f():
    a = 2
    def g():
        global a
        a = 3
    g()
f()
print(a)  # 3

临时作用域

临时作用域是在某些特定情况下创建的临时命名空间。例如，在eval()或exec()函数中执行的代码会在临时作用域中执行。

a = 1
code = '''
a = 2
print(a)
'''
exec(code)  # 2