python 中使用 global 引发了莫名其妙的问题

哪里出问题了

　　python 中，使用 global 会将全局变量设为本函数可用。同时，在函数内部访问变量会先本地再全局。

　　在嵌套函数中，使用 global 会产生不合常理的行为。

　　上代码：

In [96]: def x():

    b = 12

    def y():

        global a,b

        a = 1

        b = 2

    y()

    print "b =",b

   ....:     

In [97]: a = 111

In [98]: del b

In [99]: x()

b = 12

In [100]: a

Out[100]: 1

In [101]: b

Out[101]: 2

　　而在函数 x() 中，没有用 global，此时的b使用本地。所以 print 会打印本地 b

　　为什么会打印 12 ？还有 In[101]的 b 为 2 该怎么解释?

　　y()，使用的 global 竟然没把 x() 的 b = 12 导进来。

　　在函数 y() 中，语句 global a,b 使a，b扩展为全局，所以，在最高层，就算没有 b（In[98]），也会产生 b（In[101]）。

　　也就是说， global a,b ,会认为 a 和 b 是最外层的变量。

　　再试一下：

In [102]: def x():

    b = 12

    def y():

        global a,b

        a = 1

    y()

    print "b =",b

   .....:     

In [103]: a = 111

In [104]: del b

In [105]: x()

b = 12

In [106]: a

Out[106]: 1

In [107]: b

---------------------------------------------------------------------------

NameError                                 Traceback (most recent call last)

<ipython-input-107-3b5d5c371295> in <module>()

----> 1 b

NameError: name 'b' is not defined

　　报错了！ y() global b 后没赋值，顶层就没有 b。这说明，global 只是引入名称，并不做赋值等操作。

　　global 不会管变量存不存在，只导入名称，对该名称的操作会反应到 ‘最高层名称空间‘。

　　再来：

In [109]: a = 111

In [110]: del b

---------------------------------------------------------------------------

NameError                                 Traceback (most recent call last)

<ipython-input-110-745f2abe7045> in <module>()

----> 1 del b

NameError: name 'b' is not defined

In [111]: def x():

    b = 12

    def y():

        global a,b

        a = 1

        print b

    y()

    print "b =",b

   .....:     

In [112]: x()

---------------------------------------------------------------------------

NameError                                 Traceback (most recent call last)

<ipython-input-112-7354d77c61ac> in <module>()

----> 1 x()

<ipython-input-111-c05fc67a1e82> in x()

      5         a = 1

      6         print b

----> 7     y()

      8     print "b =",b

      9 

<ipython-input-111-c05fc67a1e82> in y()

      4         global a,b

      5         a = 1

----> 6         print b

      7     y()

      8     print "b =",b

NameError: global name 'b' is not defined

　　　这就确定了内层y() 的 global 不会导入 x() 的东西。

　　　那么，内层函数怎么使用正确的外层函数的变量呢？

解决内层函数参数传递问题

　　一、

　　首先，若只是取值，则不需要做任何处理。

In [119]: def x():

   .....:     a = 12

   .....:     def y():

   .....:         print a

   .....:     y()

   .....:     

In [120]: x()

12

In [121]:

　　在 y() 中，一旦为 a 赋值，a 立马变内部变量。

In [121]: def x():

   .....:     a = 12

   .....:     def y():

   .....:         print "before a =",a

   .....:         a = 1

   .....:         print "then a =",a

   .....:     y()

   .....:     

In [122]: x()

before a =---------------------------------------------------------------------------

UnboundLocalError                         Traceback (most recent call last)

<ipython-input-122-7354d77c61ac> in <module>()

----> 1 x()

<ipython-input-121-d8fbc0dba399> in x()

      5         a = 1

      6         print "then a =",a

----> 7     y()

      8 

<ipython-input-121-d8fbc0dba399> in y()

      2     a = 12

      3     def y():

----> 4         print "before a =",a

      5         a = 1

      6         print "then a =",a

UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

　　一旦在函数 y() 的某处给 a 赋值，则在赋值前，python 会认为 a 不存在。

　　同时发现 python2 的 print 会一个一个的输出。鉴于此，我又在 python3 中试了，发现他是一起输出。但这不是本文重点，折叠之。

In [7]: def x():

    a = 1

    def y():

        print("before a=",a)

        a = 10

        print("then a=",a)

    y()

   ...:     

In [8]: x()

---------------------------------------------------------------------------

UnboundLocalError                         Traceback (most recent call last)

<ipython-input-8-7354d77c61ac> in <module>()

----> 1 x()

<ipython-input-7-6e01e7317b24> in x()

      5         a = 10

      6         print("then a=",a)

----> 7     y()

      8 

<ipython-input-7-6e01e7317b24> in y()

      2     a = 1

      3     def y():

----> 4         print("before a=",a)

      5         a = 10

      6         print("then a=",a)

UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

　　同时发现 python代码运行前会先扫一遍代码的，而不是单纯的一行一行的执行。

　　同时发现返回 UnboundLocalError，而不是 NameError。注意到 ’unbound‘，这是官方概念。用 ’unbound‘ 来描述就是：global 会将顶层变量名称绑定到本地变量名称，同时变化，是为 ’引用‘；python 检测到 a = 1时，意识到 a 是本地的，所以在 a ’指向一个对象‘(因为python变量均为引用)，之前，调用 a 是非法行为，但这种行为区别于于 NameError，就定义为 unbound local。

　　二、

　　使用可变变量，如 list，dict

In [127]: def x():

   .....:     l = ["in msg"]

   .....:     def y():

   .....:         msg = l[0]

   .....:         print "msg =",msg

   .....:         l[:] = ["out msg"]

   .....:     y()

   .....:     print l[0]

   .....:     

In [128]: x()

msg = in msg

out msg

　　没有报错，完美！

　　要注意语句 l[:] = ["out msg"] ，使用切片赋值，否则，

In [129]: def x():

    l = ["in msg"]

    def y():

        msg = l[0]

        print "msg =",msg

        l = ["out msg"]

    y()

    print l[0]

   .....:     

In [130]: x()

---------------------------------------------------------------------------

UnboundLocalError                         Traceback (most recent call last)

<ipython-input-130-7354d77c61ac> in <module>()

----> 1 x()

<ipython-input-129-d44e750e285f> in x()

      5         print "msg =",msg

      6         l = ["out msg"]

----> 7     y()

      8     print l[0]

      9 

<ipython-input-129-d44e750e285f> in y()

      2     l = ["in msg"]

      3     def y():

----> 4         msg = l[0]

      5         print "msg =",msg

      6         l = ["out msg"]

UnboundLocalError: local variable 'l' referenced before assignment

　　又出 UnboundLocalError 了，因为第六行代码为 l 分配了一个新的 list。

　　三、

　　利用参数传递。

In [136]: def x():

   .....:     a, b = 1, 2

   .....:     def y(a = a, b = b):

   .....:         a, b = 3, 4

   .....:         return a, b

   .....:     a, b = y()

   .....:     print a, b

   .....:     

In [137]: x()

3 4

　　注意，不要在默认参数上放 list等可变对象。

四、

　　python3 引入了 nonlocal 关键词来调用上一层变量。>_<

　　来测试一下吧：

In [16]: def x():

   ....:     a = 1

   ....:     def y():

   ....:         def z():

   ....:             nonlocal a

   ....:             a = 2

   ....:         z()

   ....:     y()

   ....:     print(a)

   ....:     

In [17]: x()

2

　　看来 nonlocal 是依次向上申请名称。

In [25]: def x():

    a = 2

    def y():

        a = 3

        def z():

            nonlocal a

            print("in z a =",a)

            a = 4

        z()

        print("in y a =", a)

    y()

    print("in x a =", a)

   ....:     

In [26]: x()

in z a = 3

in y a = 4

in x a = 2

In [27]:

　　至此，问题完美解决。

　　原创，欢迎指正。

　　本文完。