Python函數(shù)中的作用域規(guī)則
Python是靜態(tài)作用域語言,盡管它自身是一個動態(tài)語言。也就是說,在Python中變量的作用域是由它在源代碼中的位置決定的,這與C有些相似,但是Python與C在作用域方面的差異還是非常明顯的。
接下來會談論Python的作用域規(guī)則,在這中間也會說明一下Python與C在作用域方面的不同。
在Python 2.0及之前的版本中,Python只支持3種作用域,即局部作用域,全局作用域,內置作用域;在Python 2.2中,Python正式引入了一種新的作用域 --- 嵌套作用域;在Python 2.1中,嵌套作用域可以作為一個選項被開啟;嵌套作用域的引入,本質上為Python實現(xiàn)了對閉包的支持,關于閉包的知識,網上有很多解釋,這里就不詳細展開了。相應地,變量查找順序由之前的LGB變成LEGB(L:Local,E:Enclosing,G:Global,B:Built-in)。
在Python中,并不是任何代碼塊都能引入新的作用域,這與C有很大的不同:
#include<stdio.h>int main() { if(2 > 0) { int i = 0; } printf("i = %d", i); return 0; }
在這段代碼中,if子句引入了一個局部作用域,變量i就存在于這個局部作用域中,但對外不可見,因此,接下來在printf函數(shù)中對變量i的引用會引發(fā)編譯錯誤。
但是,在Python中卻并非如此:
if True: i = 0print i
在這段代碼中,if子句并沒有引入一個局部作用域,變量i仍然處在全局作用域中,因此,變量i對于接下來的print語句是可見的。
實際上,在Python中,只有模塊,類以及函數(shù)才會引入新的作用域,其它的代碼塊是不會引入新的作用域的。
在Python中,使用一個變量之前不必預先聲明它,但是在真正使用它之前,它必須已經綁定到某個對象;而名字綁定將在當前作用域中引入新的變量,同時屏蔽外層作用域中的同名變量,不論這個名字綁定發(fā)生在當前作用域中的哪個位置。
def f(): print i f()
運行結果將顯示:NameError: global name 'i' is not defined。Python首先在函數(shù)f的本地作用域中查找變量i,查找失敗,接著在全局作用域和內置作用域中查找變量i,仍然失敗,最終拋出NameError異常。
i = 0def f(): i = 8 print i f()print i
運行結果顯示:8和0。i = 8是一個名字綁定操作,它在函數(shù)f的局部作用域中引入了新的變量i,屏蔽了全局變量i,因此f內部的print語句看到的是局部變量i,f外部的print語句看到的是全局變量i。
i = 0def f(): print i i = 0 f()
運行結果顯示:UnboundLocalError: local variable 'i' referenced before assignment。在這個例子當中,函數(shù)f中的變量i是局部變量,但是在print語句使用它的時候,它還未被綁定到任何對象之上,所以拋出異常。
print i i = 0
不論是以交互的方式運行,還是以腳本文件的方式運行,結果都顯示:NameError: name 'i' is not defined。這里的輸出結果又與上一個例子不同,這是因為它在頂級作用域(模塊作用域)的緣故。對于模塊代碼而言,代碼在執(zhí)行之前,沒有經過什么預處理,但是對于函數(shù)體而言,代碼在運行之前已經經過了一個預處理,因此不論名字綁定發(fā)生在作用域的那個位置,它都能感知出來。Python雖然是一個靜態(tài)作用域語言,但是名字查找確實動態(tài)發(fā)生的,因此直到運行的時候,才會發(fā)現(xiàn)名字方面的問題。
在Python中,名字綁定在所屬作用域中引入新的變量,同時綁定到一個對象。名字綁定發(fā)生在以下幾種情況之下:
- 參數(shù)聲明:參數(shù)聲明在函數(shù)的局部作用域中引入新的變量;
- 賦值操作:對一個變量進行初次賦值會在當前作用域中引入新的變量,后續(xù)賦值操作則會重新綁定該變量;
- 類和函數(shù)定義:類和函數(shù)定義將類名和函數(shù)名作為變量引入當前作用域,類體和函數(shù)體將形成另外一個作用域;
- import語句:import語句在當前作用域中引入新的變量,一般是在全局作用域;
- for語句:for語句在當前作用域中引入新的變量(循環(huán)變量);
- except語句:except語句在當前作用域中引入新的變量(異常對象)。
在Python中,類定義所引入的作用域對于成員函數(shù)是不可見的,這與C++或者Java是很不同的,因此在Python中,成員函數(shù)想要引用類體定義的變量,必須通過self或者類名來引用它。
嵌套作用域的加入,會導致一些代碼編譯不過或者得到不同的運行結果,在這里Python解釋器會幫助你識別這些可能引起問題的地方,給出警告。
locals函數(shù)返回所有的局部變量,但是不會返回嵌套作用域中的變量,實際上沒有函數(shù)會返回嵌套作用域中的變量。