掌握 Python 作用域規則的四個核心要點
在Python編程中，作用域是一個非常重要的概念。它規定了變量可以在哪里使用、以及它的生命周期。如果你對作用域不熟悉，可能會遇到很多讓人頭疼的問題。今天我們就一起聊聊Python作用域規則的4個核心要點。
核心要點1：全局作用域
我們先從最簡單的開始，什么是全局作用域呢？簡單來說，就是代碼里任何地方都能訪問到的變量。
# 定義一個全局變量
global_variable = "我是一個全局變量"
def my_function():
print(global_variable) # 在函數內部訪問全局變量
my_function() # 輸出: 我是一個全局變量這段代碼首先定義了一個全局變量global_variable。之后，在函數my_function()內部訪問這個變量并打印出來。可以看到，在函數內直接使用全局變量是沒有問題的。
核心要點2：局部作用域
再來看看局部作用域。局部作用域里的變量只能在它們所在的代碼塊內（如函數或類）被使用。
def local_function():
local_variable = "我是局部變量"
print(local_variable)
local_function() # 輸出: 我是局部變量
print(local_variable) # 報錯！NameError: name 'local_variable' is not defined在這里，local_variable是在local_function()內定義的局部變量。當你嘗試在函數外訪問它時，Python會報錯，因為這個變量只存在于它的作用域范圍內。
核心要點3：LEGB規則
Python遵循所謂的LEGB規則，這是用來查找變量名字綁定的地方。這四個字母分別代表什么？
- L（Local）：局部作用域
- E（Enclosing）：嵌套作用域（閉包）
- G（Global）：全局作用域
- B（Built-in）：內置作用域
舉個例子來幫助理解。
x = "global" # 全局變量
def outer():
x = "enclosing" # 外層作用域內的局部變量
def inner():
x = "local" # 局部變量
print(x)
inner()
outer() # 輸出: local在這個示例中，inner()函數里面的print(x)會找到最近的作用域中的x變量，這里是inner()自己的“local”。所以最終輸出的是local。
核心要點4：使用global和nonlocal聲明改變變量綁定
最后一點要講的就是怎么在一個函數里面更改外部的變量值。
(1) 使用global
如果想在函數內部修改全局變量，就要用global關鍵字。
number = 0
def modify_global():
global number
number += 1
modify_global()
print(number) # 輸出：1在這個例子中，函數modify_global利用global關鍵字使得它可以增加全局變量number的值。
(2) 使用nonlocal
當在內嵌函數中要修改外層函數中的變量時，可以使用nonlocal關鍵字。
def counter():
count = 0 # 外層作用域變量
def increment():
nonlocal count # 聲明為非本地作用域變量
count += 1
return count
return increment
increment_counter = counter()
print(increment_counter()) # 輸出: 1
print(increment_counter()) # 輸出: 2這個例子展示了一個閉包的應用場景，其中increment()通過nonlocal聲明來修改外層函數counter中的變量count。
實戰案例
下面我們結合實際場景來練習下所學的知識點。假設你需要編寫一個計算器，用戶輸入表達式時能識別變量并計算結果。
memory = {} # 用來保存用戶的變量定義
def evaluate_expression(expr):
try:
return eval(expr, globals(), memory)
except Exception as e:
return str(e)
def calculator():
while True:
expr = input("Enter an expression (or 'exit' to quit): ")
if expr.lower() == 'exit':
break
result = evaluate_expression(expr)
if isinstance(result, float):
result = round(result, 4) # 限制浮點數顯示精度
print(f"Result: {result}")
# 運行計算器
calculator()在這個實戰案例中，我們創建了一個交互式環境讓用戶定義他們自己的變量（這些變量存在字典memory中），同時也能進行常規數學運算。比如輸入x=5;y=10;x+y將會輸出結果15。這里eval()函數允許從一個字符串解析表達式，并根據傳入的全局變量字典（這里未傳額外）以及存儲自定義變量的memory字典執行它。
總結
本文詳細講解了Python作用域的四個核心要點：
- 全局作用域讓變量可被任何地方訪問。
- 局部作用域限定變量僅能在其定義的代碼塊內有效。
- LEGB規則解釋變量搜索的順序：從本地出發逐級向外尋找。
- 使用global和nonlocal聲明改變變量綁定。
