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作者：骏马金龙
出处：http://www.cnblogs.com/f-ck-need-u/p/9925021.html

Python作用域详述

作用域是指变量的生效范围，例如本地变量、全局变量描述的就是不同的生效范围。

python的变量作用域的规则非常简单，可以说是所有语言中最直观、最容易理解的作用域。

在开始介绍作用域之前，先抛一个问题：

x=1
def f():
    x=3
    g()
    print("f:",x)   # 3

def g():
    print("g:",x)   # 1

f()
print("main:",x)    # 1

上面的代码将输出3、1、1。解释参见再述作用域规则

python作用域规则简介

它有4个层次的作用域范围：内部嵌套函数、包含内部嵌套函数的函数自身、全局作用域、内置作用域。上面4个作用域的范围排序是按照从内到外，从小到大排序的。

其中：

• 内置作用域是预先定义好的，在__builtins__模块中。这些名称主要是一些关键字，例如open、range、quit等
  
• 全局作用域是文件级别的，或者说是模块级别的，每个py文件中处于顶层的变量都是全局作用域范围内的变量
  
• 本地作用域是函数内部属于本函数的作用范围，因为函数可以嵌套函数，嵌套的内层函数有自身的内层范围
  
• 嵌套函数的本地作用域是属于内层函数的范围，不属于外层

所以对于下面这段python代码来说，如果它处于a.py文件中，且没有嵌套在其它函数内：

X=1
def out1(i):
    X=2
    Y='a'
    print(X)
    print(i)
    def in1(n):
        print(n)
        print(X,Y)
    in1(3)
out1(2)

那么：
处于全局作用域范围的变量有：X、out1
处于out1本地作用域范围的变量有：i、X、Y、in1
处于嵌套在函数out1内部的函数in1的本地作用域范围的变量有：n

注意上面的函数名out1和in1也是一种变量。

如下图所示：

搜索规则

当在某个范围引用某个变量的时候，将从它所在的层次开始搜索变量是否存在，不存在则向外层继续搜索。搜索到了，则立即停止。

例如函数ab()中嵌套了一个函数cd()，cd()中有一个语句print(x)，它将首先检查cd()函数的本地作用域内是否有x，如果没有则继续检查外部函数ab()的本地作用域范围内是否有x，如果没有则再次向外搜索全局范围内的变量x，如果还是没有，则继续搜索内置作用域，像"x"这种变量名，在内置作用域范围内是不存在的，所以最终没有搜索到，报错。如果一开始在cd()中就已经找到了变量x，就不会再搜索ab()范围以及更外层的范围。

所以，内层范围可以引用外层范围的变量，外层范围不包括内层范围的变量。

内置作用域

内置作用域主要是一些内置的函数名、内置的异常等关键字。例如open，range，quit等。

两种方式可以搜索内置作用域：一是直接导入builtins模块，二是让python自动搜索。导入builtins模块会让内置作用域内的变量直接置于当前文件的全局范围，自动搜索内置作用域则是最后的阶段进行搜索。

一般来说无需手动导入builtins模块，不过可以看看这个模块中包含了哪些内置变量。

>>> import builtins
>>> dir(builtins)
['ArithmeticError', 'AssertionError', 'AttributeError', 'BaseException', 'BlockingIOError', 'BrokenPipeError', 'BufferError', 'BytesWarning', ...............
'range', 'repr', 'reversed', 'round', 'set', 'setattr', 'slice', 'sorted', 'staticmethod', 'str', 'sum', 'super', 'tuple', 'type', 'vars', 'zip']

变量掩盖和修改规则

如果在函数内部引用了一个和全局变量同名的变量，且不是重新定义、重新赋值(其实python中没有变量声明的概念，只有赋值的概念)，那么函数内部引用的是全局变量。

例如，下面的函数g()中，print函数中的变量x并未在g()中单独定义或赋值，所以这个x引用的是全局变量x，它将输出值3。

x=3
def g():
    print(x)  # 引用全局变量x

如果函数内部重新赋值了一个和全局变量名称相同的变量，则这个变量是本地变量，它会掩盖全局变量。注意是掩盖而非覆盖，掩盖的意思是出了函数的范围(函数退出)，全局变量就会恢复。或者换句话说，在函数内部看到的是本地变量x=2，在函数外部看到的是全局变量x=3。

例如：下面的g()中重新声明了x，这个x称为g()的本地变量，全局变量x=3暂时被掩盖(当然，这是对该函数来说的掩盖)。

x=3
def g():
    x=2   # 定义并赋值本地变量x
    print(x)  # 引用本地变量x

python是一种解释性语言，读一行解释一行，读了下一行就忘记前一行(详细见下文)。所以在使用变量之前必须先进行变量的定义(声明)。

例如下面是错误的：

def g():
    print(x)
    x=3
g()

错误信息：

UnboundLocalError: local variable 'x' referenced
before assignment

这个很好理解，但是下面和同名的全局变量混合的时候，就不那么容易理解了：

x=1
def g():
    print(x)
    x=2
g()

这里也会报错，而不是输出x=1或2。

这里需要解释一下，虽说python是逐行解释的。但每个函数属于一个区块，这个区块范围是一次性解释的，并不会读一行忘记一行，而是一直读，读完整个区块再解释。所以，读完整个g()区块后，首先就记住了重新定义了本地变量x=2，于是g()中所有使用变量x的时候，都是本地变量x，所以print(x)中的x也是本地变量，但这违反了使用变量前先赋值的规则，所以也会报错。

因此，在函数内修改和全局变量同名的变量前，必须先修改，再使用该变量。所以，上面的代码中，x=2必须放在print的前面：

x=1
def g():
    x=2
    print(x)
g()

所以，对于函数来说，也必须先定义函数，再调用函数。下面是错误的：

g()
def g():
    x=2
    print(x)

报错信息：

NameError: name 'g' is not defined

但是下面的代码中，f()中先调用了g()，然后才定义g()，为什么能执行呢：

x=1
def f():
    x=3
    g()
    print("f:",x)   # 3

def g():
    print("g:",x)   # 1

f()
print("main:",x)    # 1

实际上并非是先调用了g()，python解释到def f()区块的时候，只是声明这一个函数，并非调用这个函数，真正调用f()的时候是在def g()区块的后面，所以实际上是先声明完f()和g()之后，