代码收藏家技术教程 2024-12-14

Python中的作用域规则——LEGB原则详解与实例分析

问题

一、LEGB原则原理

二、案例分析

三、进一步演示

四、编程建议：

五、总结

问题

大家先自己做个测试，看看以下代码的输出是什么？
是报错？还是能打印出数值？请在心中默念答案，稍后我们将揭晓正确答案。

print(12)
def a():
    print(c)
    return 1
if __name__ == '__main__':
    c = 2
    b = a()

    c = 3
    b = a()

一、LEGB原则原理

LEGB是Python中变量查找的四个作用域的缩写，当在Python中访问一个变量时，解释器会按照LEGB的顺序来查找变量，即首先在局部作用域中查找，如果找不到，则依次在外部作用域、全局作用域和内置作用域中查找。具体如下：

Local（局部作用域）：指的是函数内部的作用域。在函数内部定义的变量都属于局部作用域。

Enclosing（外部作用域）：指的是包含函数的局部作用域，但不是全局作用域。这通常出现在嵌套函数的定义中，外部函数的作用域对于内部函数来说就是外部作用域。

Global（全局作用域）：指的是模块级别的作用域。在模块顶层定义的变量都属于全局作用域，它们可以被模块中的所有函数访问。

Built-in（内置作用域）：指的是Python内置的名称空间，包含了Python解释器内置的名称，如print、id等。

二、案例分析

现在，让我们回到开头的问题。正确答案是：

12
2
3

What？不应该报错变量c没有提前命名吗？—— 然而并没有报错。

那为什么是这个答案呢？让我们一步步分析。

print(12)
def a():
    print(c)
    return 1
if __name__ == '__main__':
    c = 2
    b = a()

    c = 3
    b = a()

1.首先，print(12)会直接输出数字12。接着，定义了一个函数a，它内部有一个打印变量c的操作。在函数a被定义时，变量c尚未定义，但这不会引发错误，因为变量c将在函数调用时查找。

2.当执行到if __name__ == '__main__':块时，首先定义了c = 2，然后调用a()。根据LEGB原则，函数a内部在查找变量c时，会在全局作用域中找到c的值为2，并打印出来。

3.然后，c的值被更新为3，并再次调用a()。此时，函数a内部再次查找变量c，这次找到的值为3，并打印出来。

4.通过这个案例，我们可以看到LEGB原则在实际代码中的作用。函数a在调用时能够访问到全局作用域中的变量c，这是因为局部作用域中没有找到c，所以向上查找到了全局作用域。

三、进一步演示

为了加深理解，我们再看一个例子：

x = 10

def outer():
    x = 5
    
    def inner():
        x = 3
        print("inner:", x)

    inner()
    print("outer:", x)

outer()
print("global:", x)

这段代码的输出是什么？答案是：

inner: 3
outer: 5
global: 10

在这个例子中，每个函数都定义了自己的局部变量x，并且在各自的局部作用域中打印出来。当我们调用inner()时，它打印的是局部作用域中的x，即3。调用outer()时，它打印的是自己的局部作用域中的x，即5。而在全局作用域中打印的x则是全局变量，值为10。

四、编程建议：

特别注意：在包含if name == '__main__的单个执行文件中，函数中的变量要和if name == '__main__部分的变量名称作区别。（这种情况特别容易出现在单个文件的代码执行，特别是在使用if name == ‘main’:时，对其中的代码封装成函数，又没有在函数指定参数时，就会发生让自己吃惊的情况：What，这种代码不报错吗？）

避免变量名冲突：在不同的作用域中，尽量避免使用相同的变量名。如果局部作用域中的变量与全局作用域中的变量同名，它可能会无意中覆盖全局变量，导致不可预见的错误。

明确的作用域：尽量在函数内部定义所需的变量，这样可以使变量作用域更加明确，减少潜在的命名冲突。

使用描述性的变量名：选择清晰、具有描述性的变量名，这样即使在不同作用域中有相同的变量名，也能够通过名字的含义来区分它们。

封装和模块化：将代码分割成模块和函数，每个模块或函数负责一个具体的功能。这样可以在不同的模块或函数中使用相同的变量名，而不会引起冲突。

谨慎使用全局变量：尽量避免使用全局变量，因为它们可以在代码的任何地方被修改，这会增加代码的复杂性和出错的可能性。

遵循命名约定：对于全局变量，可以使用全大写字母来命名，这样可以在视觉上区分它们与局部变量。

使用函数参数：如果需要在函数内部使用外部作用域的变量，可以通过函数参数的方式传递，而不是直接在函数内部访问。

了解LEGB原则：深入理解Python的LEGB作用域规则，这有助于你更好地控制变量的作用域，避免不必要的错误。