10.1 函数的局部变量
在 Python 中，变量从创建的那一刻起到其作用域的结束都是可用的——通常这是 它所声明的函数。如果变量是在所有函数之外声明的，那么它被称为全局变量。
在 Python 中，变量的作用域决定了变量可被使用的上下文。作用域帮助 避免名称冲突并控制对数据的访问。Python 中主要的作用域类型包括：
局部作用域：在函数内创建的变量存在于该函数的局部作用域中，只能在其中使用。
嵌套函数的作用域：如果函数是在另一个函数内定义的，它的变量只能 在这个嵌套函数内部访问。
全局作用域：在脚本或模块级别定义的变量被视为全局变量，并且可以从同一模块的任何代码中访问。
内置作用域：这是一个特殊的作用域，包含所有 Python 默认可用的内置对象和 函数（例如，print() 和 len()）。
LEGB 规则
为了解决变量，Python 使用 LEGB 规则，该规则定义了解释器寻找变量的顺序：
- L (Local) — 首先在局部作用域中查找。
- E (Enclosed) — 然后在所有嵌套函数的作用域中查找，从最近的到外部的。
- G (Global) — 接下来在全局作用域中查找。
- B (Built-in) — 最后在内置作用域中查找。
使用示例
x = "global" # 全局变量
def outer():
y = "outer local" # 外部函数的局部变量
def inner():
z = "inner local" # 内部函数的局部变量
print(x) # 输出 "global"
print(y) # 输出 "outer local"
print(z) # 输出 "inner local"
inner()
outer()
变量 z 只能在函数 inner() 内使用。
变量 y 可以在函数 outer() 内及其内部声明的所有函数中使用。
变量 x 可以在当前文件（模块）的任何地方访问。
10.2 访问全局变量：global x
Python 的一个有趣特点是，外部作用域（当前作用域嵌套的作用域）中的变量只能读取。
尝试对外部变量进行写入时，会创建一个同名的局部变量，从而失去对外部变量的访问。
示例：
x = 10
def change_global():
print(x) # 这会导致错误，因为 x 将在赋值后被视为局部变量
x = 20 # 这里创建了一个局部变量 x
print(x) # 输出 20（访问局部变量 x）
change_global()
print(x) # 输出 10
这个例子无法运行，会导致 UnboundLocalError 错误，因为 Python 解释器首先看到的是 x = 20 的赋值操作，认为 x 是一个局部变量。然而，当解释器到达 print(x) 时，找不到局部变量 x，因为它还没有被定义。
这样做是为了安全，以防止局部变量意外地更改全局变量。
操作符 global
如果需要在函数内部有意识地更改全局变量的值，可以使用 global 操作符。这允许明确表示更改的是全局变量而非局部变量。
要在函数内更改全局变量的值，必须在函数开头使用 global 声明该变量。这为函数提供了对变量的写访问权限：
x = 10
def change_global():
global x # 声明 x 是全局变量
print(x) # 输出 10（访问全局变量 x）
x = 20 # 在此为全局变量 x 赋予新值
print(x) # 输出 20（访问全局变量 x）
change_global()
print(x) # 输出 20
使用 global 操作符可以避免错误并正确管理全局变量。
全局变量可能会使程序不那么容易预测和难以理解，因为它们的值可以在程序的任何地方被更改。如果程序很大并由团队开发，这尤其关键。
虽然有时使用全局变量是不可避免的，但应该尽量减少它们的使用。相对于全局变量，考虑使用函数参数、返回值和类来保存状态。
使用全局变量可能导致意外的副作用，难以调试和测试代码，并降低代码的可重用性。因此建议谨慎使用全局变量，并且仅在确实必要时使用。
10.3 访问非局部变量：nonlocal
除了全局和局部变量，Python 中还有来自中间作用域的变量。比如，当一个函数嵌套在另一个函数中时。要处理这样的变量，可以使用 nonlocal 操作符。
nonlocal 操作符允许在嵌套函数中操作变量，改变其在最近的作用域中的值，但不包括全局变量。
nonlocal 操作符帮助避免在嵌套函数中创建新的局部变量，当需要改变定义在外部函数中的变量时。没有使用 nonlocal 的情况下，改变将只会影响内部函数的局部变量，而不会影响外部函数中的变量。
示例：
def outer():
count = 0
def inner():
nonlocal count
count += 1
return count
return inner
counter = outer()
print(counter()) # 输出 1
这是一个使用 nonlocal 创建计数器的更实际的示例：
def create_counter():
count = 0
def increment():
nonlocal count
count += 1
return count
return increment
counter = create_counter()
print(counter()) # 输出 1
print(counter()) # 输出 2
print(counter()) # 输出 3
这个例子展示了如何在实际情境下使用 nonlocal 来创建一个在调用间保持状态的函数。
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