Python函數(shù)中的作用域規(guī)則

Python是靜態(tài)作用域語(yǔ)言，盡管它自身是一個(gè)動(dòng)態(tài)語(yǔ)言。也就是說(shuō)，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(lái)會(huì)談?wù)揚(yáng)ython的作用域規(guī)則，在這中間也會(huì)說(shuō)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(nèi)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(gè)選項(xiàng)被開啟；嵌套作用域的引入，本質(zhì)上為Python實(shí)現(xiàn)了對(duì)閉包的支持，關(guān)于閉包的知識(shí)，網(wǎng)上有很多解釋，這里就不詳細(xì)展開了。相應(yīng)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(gè)局部作用域，變量i就存在于這個(gè)局部作用域中，但對(duì)外不可見(jiàn)，因此，接下來(lái)在printf函數(shù)中對(duì)變量i的引用會(huì)引發(fā)編譯錯(cuò)誤。

但是，在Python中卻并非如此：

if True:
    i = 0
print i

在這段代碼中，if子句并沒(méi)有引入一個(gè)局部作用域，變量i仍然處在全局作用域中，因此，變量i對(duì)于接下來(lái)的print語(yǔ)句是可見(jiàn)的。

實(shí)際上，在Python中，只有模塊，類以及函數(shù)才會(huì)引入新的作用域，其它的代碼塊是不會(huì)引入新的作用域的。

在Python中，使用一個(gè)變量之前不必預(yù)先聲明它，但是在真正使用它之前，它必須已經(jīng)綁定到某個(gè)對(duì)象；而名字綁定將在當(dāng)前作用域中引入新的變量，同時(shí)屏蔽外層作用域中的同名變量，不論這個(gè)名字綁定發(fā)生在當(dāng)前作用域中的哪個(gè)位置。 

def f():
    print i
f()

運(yùn)行結(jié)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(nèi)置作用域中查找變量i，仍然失敗，最終拋出NameError異常。

i = 0
def f():
    i = 8
    print i
f()
print i

運(yùn)行結(jié)果顯示：8和0。i = 8是一個(gè)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(nèi)部的print語(yǔ)句看到的是局部變量i，f外部的print語(yǔ)句看到的是全局變量i。

i = 0
def f():
    print i
    i = 0
f()

運(yùn)行結(jié)果顯示：UnboundLocalError: local variable 'i' referenced before assignment。在這個(gè)例子當(dāng)中，函數(shù)f中的變量i是局部變量，但是在print語(yǔ)句使用它的時(shí)候，它還未被綁定到任何對(duì)象之上，所以拋出異常。

print i
i = 0

不論是以交互的方式運(yùn)行，還是以腳本文件的方式運(yùn)行，結(jié)果都顯示：NameError: name 'i' is not defined。這里的輸出結(jié)果又與上一個(gè)例子不同，這是因?yàn)樗陧敿?jí)作用域（模塊作用域）的緣故。對(duì)于模塊代碼而言，代碼在執(zhí)行之前，沒(méi)有經(jīng)過(guò)什么預(yù)處理，但是對(duì)于函數(shù)體而言，代碼在運(yùn)行之前已經(jīng)經(jīng)過(guò)了一個(gè)預(yù)處理，因此不論名字綁定發(fā)生在作用域的那個(gè)位置，它都能感知出來(lái)。Python雖然是一個(gè)靜態(tài)作用域語(yǔ)言，但是名字查找確實(shí)動(dòng)態(tài)發(fā)生的，因此直到運(yùn)行的時(shí)候，才會(huì)發(fā)現(xiàn)名字方面的問(wèn)題。

在Python中，名字綁定在所屬作用域中引入新的變量，同時(shí)綁定到一個(gè)對(duì)象。名字綁定發(fā)生在以下幾種情況之下：

1. 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；
   
2. 賦值操作：對(duì)一個(gè)變量進(jìn)行初次賦值會(huì)在當(dāng)前作用域中引入新的變量，后續(xù)賦值操作則會(huì)重新綁定該變量；
   
3. 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(dāng)前作用域，類體和函數(shù)體將形成另外一個(gè)作用域；
   
4. import語(yǔ)句：import語(yǔ)句在當(dāng)前作用域中引入新的變量，一般是在全局作用域；
   
5. for語(yǔ)句：for語(yǔ)句在當(dāng)前作用域中引入新的變量（循環(huán)變量）；
   
6. except語(yǔ)句：except語(yǔ)句在當(dāng)前作用域中引入新的變量（異常對(duì)象）。
   

在Python中，類定義所引入的作用域?qū)τ诔蓡T函數(shù)是不可見(jiàn)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(guò)self或者類名來(lái)引用它。

嵌套作用域的加入，會(huì)導(dǎo)致一些代碼編譯不過(guò)或者得到不同的運(yùn)行結(jié)果，在這里Python解釋器會(huì)幫助你識(shí)別這些可能引起問(wèn)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(huì)返回嵌套作用域中的變量，實(shí)際上沒(méi)有函數(shù)會(huì)返回嵌套作用域中的變量。