代码收藏家 Python 中的 Global 和 Nonlocal 关键字（python global声明全局变量、python nonlocal声明外层非全局作用域变量，主要用在嵌套函数中）模块作用域
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Python 中的 Global 和 Nonlocal 关键字
概述
在 Python 编程中，global 和 nonlocal 关键字是用来在函数或其他块中修改外部作用域变量的。这两个关键字在管理变量作用域时非常有用，尤其是在嵌套函数和大型项目中。本文将详细介绍这两个关键字的用法、区别以及实际应用场景。
Global 关键字（声明使用全局变量）
定义和用法
global 关键字用于在函数内部声明变量为全局变量。当需要在一个函数内修改全局作用域中的变量时，就需要使用 global 关键字。
示例代码
x = 10 # 全局变量
def modify_global():
global x
x = 20 # 修改全局变量
modify_global()
print(x) # 输出: 20
何时使用
在需要从局部作用域改变全局变量的值时使用。这通常用在配置变量或状态变量上，这些变量需要跨多个函数调用共享。
Nonlocal 关键字（声明使用外层非全局变量）
定义和用法
nonlocal 关键字用来在函数或其他作用域中使用外层（非全局）变量。它主要用在嵌套函数中，当需要修改嵌套作用域内的变量时。
示例代码
def outer():
y = 10 # 外层函数中的局部变量
def inner():
nonlocal y
y = 20 # 修改外层函数中的局部变量
inner()
return y
print(outer()) # 输出: 20
何时使用
在嵌套函数中需要修改上层函数作用域的变量时使用。这通常用于闭包和装饰器中，其中内部函数需要修改它的外部环境。
特别注意：nonlocal无法入侵模块级别的作用域
在Python中，nonlocal 关键字用来在函数或其他作用域内修改外层（非全局）作用域的变量。nonlocal 的关键特性是它不能用于修改模块级别的全局变量。nonlocal 主要用于那些被嵌套在其他函数内部的函数中，允许这些内部函数修改更外层函数的局部变量。
这里是一些关于 nonlocal 和它如何操作的关键点：
-
局部作用域间的链接：
nonlocal会在当前函数的上层作用域中寻找变量，直到它找到匹配的变量名或达到全局作用域（但不包括全局作用域）。如果在非全局的外层作用域中找到了变量，nonlocal将允许当前函数修改这个变量。 -
不穿透全局作用域：
nonlocal不会与全局作用域的变量进行绑定或修改。如果需要修改全局作用域中的变量，应使用global关键字。 -
不用于模块级变量：由于
nonlocal不穿透到全局作用域，所以它不能用于修改模块顶层定义的变量，即那些通常在脚本或模块最外层定义的变量。这些变量属于全局作用域。 -
使用限制：如果
nonlocal声明的变量在所有可能的外层局部作用域中都未被找到，Python将抛出一个SyntaxError。
这样的设计有助于维护作用域的清晰界限，避免嵌套函数无意中干扰到全局变量，这对于大型程序的可维护性和错误追踪是非常有帮助的。例如，使用 nonlocal 可以在闭包或装饰器等特定的编程模式中灵活地操作变量，而不影响到全局状态。这样的行为使得Python的作用域管理既灵活又安全。
Global 与 Nonlocal 的比较
主要区别
– global 声明全局作用域中的变量。
– nonlocal 声明非全局的外层作用域中的变量。
使用场景
– 使用 global 适合那些需要跨多个函数操作或维护全局状态的场景。
– 使用 nonlocal 适合那些在嵌套函数间共享或修改变量的场景。
实际应用
nonlocal
计数器实例（可以统计函数被调用了多少次）
利用 nonlocal 实现一个简单的计数器，这显示了 nonlocal 在实际中的应用：
def make_counter():
count = 0
def counter():
nonlocal count
count += 1
return count
return counter
counter = make_counter()
print(counter()) # 输出: 1
print(counter()) # 输出: 2
此计数器每次调用时递增，而 count 变量因 nonlocal 的声明，使得内部函数 counter() 能够修改其值。
其他应用
nonlocal 关键字的应用场景比较多样，除了用于计数器外，还常见于以下几个方面：
-
状态保持：在嵌套函数中，如果需要保持状态且状态不应该为全局可见，
nonlocal使得内部函数能够记住外层函数的状态，而不必将状态设置为全局变量。 -
闭包中的数据封装：使用闭包封装私有数据，通过
nonlocal实现数据的修改和访问控制。这在一些设计模式如工厂模式或构造函数中特别有用，可以通过闭包来创建有特定行为的函数实例。 -
递归算法的辅助变量：在递归函数中，如果需要跨递归调用修改变量（如累加器或计数器），
nonlocal可以用来修改嵌套函数外层作用域的变量。 -
装饰器：在实现Python装饰器时，如果装饰器内部需要维护状态（例如记录函数调用次数或缓存函数结果），
nonlocal可以在嵌套的装饰器函数中用来修改状态。
global
全局配置示例
使用 global 来维护一个应用程序的全局配置状态：
configuration = {}
def initialize_config():
global configuration
configuration['theme'] = 'Dark'
configuration['timeout'] = 120
initialize_config()
print(configuration) # 输出: {'theme': 'Dark', 'timeout': 120}
在这个例子中，全局字典 configuration 在函数 initialize_config() 中被修改，用来存储应用的配置信息。
作者：Dontla
