Python新手在作用域方面經(jīng)常容易碰到的問題
通常,當(dāng)我們定義了一個全局變量(好吧,我這樣說是因?yàn)橹v解的需要——全局變量是不好的),我們用一個函數(shù)訪問它們是能被Python理解的:
bar = 42 def foo(): print bar
在這里,我們在foo函數(shù)里使用了全局變量bar,然后它也如預(yù)想的能夠正常運(yùn)行:
>>> foo() 42
這樣做很酷。通常,我們在使用了這個特性之后就想在所有的代碼里用上它。如果像以下的例子中使用的話還是能夠正常運(yùn)行的:
bar = [42] def foo(): bar.append(0) foo() >>> print bar [42, 0]
但是,如果我們把bar變一下呢:
>>> bar = 42 ... def foo(): ... bar = 0 ... foo() ... print bar 42
我們可以看到foo函數(shù)運(yùn)行的好好的并且沒有拋出異常,但是當(dāng)我們打印bar的值的時候會發(fā)現(xiàn)它的值仍然是42。造成這種情況的原因就是 bar=0 這行代碼,它沒有改變?nèi)肿兞縝ar的值,而是創(chuàng)建了一個名字也叫bar的局部變量并且它的值為0。這是個很難發(fā)現(xiàn)的bug,這會讓沒有真正理解Python作用域的新手非常痛苦。為了理解Python是如何處理局部變量和全局變量的,我們來看一種更少見的,但是可能會更讓人困惑的錯誤,我們在打印bar的值后定義一個叫bar這個局部變量:
bar = 42 def foo(): print bar bar = 0
這樣寫應(yīng)該是不會出錯的,不是嗎?我們在打印了值之后定義了相同名稱的變量,所以這應(yīng)該是不會影響的(Python畢竟是一種解釋型語言),真的是這樣嗎?
出錯了
這怎么可能呢?好吧,這里有兩處錯誤。第一點(diǎn)就是關(guān)于Python的,作為一種解釋型語言(非???,我們都同意這一點(diǎn)),是一行一行地執(zhí)行的。而事實(shí)上,Python是一個聲明一個聲明執(zhí)行的。為了讓你對我想表達(dá)的意思有點(diǎn)感覺,趕緊打開你最愛的shell,然后輸入以下代碼:
def foo():
按回車鍵。正如你看到的,shell里面并沒有打出任何輸出而是等著讓你繼續(xù)函數(shù)的定義。Shell里會一直這樣直到你停止定義函數(shù)。這是因?yàn)槎x函數(shù)是一個聲明。好吧,這是一個混合的聲明,里面包含了一些其他的聲明,但它仍然是一個聲明。直到函數(shù)被調(diào)用,不然這個函數(shù)里的內(nèi)容是不會執(zhí)行的。真正執(zhí)行的是一個function類型的對象被創(chuàng)建出來了。
這引導(dǎo)我們來關(guān)注第二點(diǎn)。再強(qiáng)調(diào)一下,Python的動態(tài)性和解釋型的特性讓我們相信當(dāng) print bar 這行被執(zhí)行的時候,Python會在首先在局部作用域里尋找叫bar的變量然后再去尋找全局作用域里的。但實(shí)際上發(fā)生的是局部作用域不是完全動態(tài)的。當(dāng)def 這個聲明執(zhí)行的時候,Python會靜態(tài)地從這個函數(shù)的局部作用域里獲取信息。當(dāng)來到 bar=0 這行的時候(不是執(zhí)行到這行代碼,而是當(dāng)Python解釋器讀到這行代碼的時候),它會把'bar'這個變量加入到foo函數(shù)的局部變量列表里。當(dāng)foo函數(shù)執(zhí)行并且Python準(zhǔn)備執(zhí)行print bar這行的時候,它就會在局部的作用域里尋找這個變量,由于這個過程是靜態(tài)的,Python知道這個變量還沒有被賦值,這個變量沒有值,所以拋出了異常。
你可能會問:為什么不能在聲明函數(shù)的時候拋出這個異常呢?Python可以知道預(yù)先知道bar這個變量在賦值前被引用了。這個問題的答案就是Python無法知道這個局部變量bar是否被賦值了。看看下面的例子:
bar = 42
def foo(baz):
if baz > 0:
print bar
bar = 0
Python在動態(tài)和靜態(tài)之間玩了一個微妙的游戲。它唯一知道的事情就是bar是被賦值了,但它不知道在賦值前被引用這個異常是否存在直到它真的發(fā)生。好吧,老實(shí)說,它根本就不知道這個變量是否被賦值!
bar = 42
def foo():
print bar
if False:
bar = 0
>>> foo()
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#17>", line 1, in <module>
foo()
File "<pyshell#16>", line 3, in foo
print bar
UnboundLocalError: local variable 'bar' referenced before assignment
看到上面的代碼里面,雖然我們作為一種智能生物能夠很清楚的知道不會給bar賦值。Python無視了那個事實(shí)而是仍然聲明了bar這個局部變量。
關(guān)于這個問題我已經(jīng)說了夠長了。我們需要的是解決方案,我會在這里給出兩個解決方法。
>>> bar = 42 ... def foo(): ... global bar ... print bar ... bar = 0 ... ... foo() 42 >>> bar 0
第一就是使用global關(guān)鍵字。這是不言自明的。這會讓Python知道bar是一個全局變量而不是局部變量。
第二個方法,也是更推薦使用的,就是不要使用全局變量。在我的大量Python開發(fā)工作中從來沒有用到global這個關(guān)鍵字。能知道怎么用它就行了,但最終還是要盡量避免使用它。如果你想保存在代碼里至始至終用到的值的時候,把它定義為一個類的屬性。用這種方法的話就完全不需要用global了,當(dāng)你要用這個值的時候,通過類的屬性來訪問就可以了:
>>> class Baz(object): ... bar = 42 ... ... def foo(): ... print Baz.bar # global ... bar = 0 # local ... Baz.bar = 8 # global ... print bar ... ... foo() ... print Baz.bar 42 0 8
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