在Python編程中，作用域是一個非常重要的概念。它規(guī)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(guī)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(shù)內(nèi)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(shù)my_function()內(nèi)部訪問這個變量并打印出來。可以看到，在函數(shù)內(nèi)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(nèi)（如函數(shù)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(nèi)定義的局部變量。當(dāng)你嘗試在函數(shù)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(nèi)。

核心要點3：LEGB規(guī)則

Python遵循所謂的LEGB規(guī)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(nèi)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(nèi)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(shù)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“l(fā)ocal”。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(shù)里面更改外部的變量值。

(1) 使用global

如果想在函數(shù)內(nèi)部修改全局變量，就要用global關(guān)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(shù)modify_global利用global關(guān)鍵字使得它可以增加全局變量number的值。

(2) 使用nonlocal

當(dāng)在內(nèi)嵌函數(shù)中要修改外層函數(shù)中的變量時，可以使用nonlocal關(guān)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(yīng)用場景，其中increment()通過nonlocal聲明來修改外層函數(shù)counter中的變量count。

實戰(zhàn)案例

下面我們結(jié)合實際場景來練習(xí)下所學(xué)的知識點。假設(shè)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(jié)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(shù)顯示精度
        
        print(f"Result: {result}")

# 運行計算器
calculator()

在這個實戰(zhàn)案例中，我們創(chuàng)建了一個交互式環(huán)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(guī)數(shù)學(xué)運算。比如輸入x=5;y=10;x+y將會輸出結(jié)果15。這里eval()函數(shù)允許從一個字符串解析表達式，并根據(jù)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(zhí)行它。

總結(jié)

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(nèi)有效。
• LEGB規(guī)則解釋變量搜索的順序：從本地出發(fā)逐級向外尋找。
• 使用global和nonlocal聲明改變變量綁定。