[Python基礎]理解變數作用域

在Python中，有三種變數作用域：全域、區域和封閉。

1. 區域作用域（Local Scope）：
2. • 在函式內部定義的變數具有區域作用域，它們只能在該函式內部訪問。
   • 例如：

def my_function():
    local_variable = 10

1. 封閉作用域（Enclosing Scope）：
2. • 在巢狀函式結構中，內層函式可以訪問外層函式的變數，這些變數屬於封閉作用域。
   • 例如：

def outer_function():
    outer_variable = 20
    def inner_function():
        print(outer_variable)

1. 全域作用域（Global Scope）：
2. • 在整個程式中定義的變數擁有全域作用域，可以在程式的任何地方訪問。
   • 例如：

global_variable = 42

def my_function():
    print(global_variable)

# 在函式外部訪問全域變數
print(global_variable)

# 在函式內部訪問全域變數
my_function()

程式範例(全域變數+區域變數)

在此範例，我們先釐清在一段程式碼中，全域變數及區域變數的差異，若程式發開時訪問對於程式不存在的變數時就會產生error的出現。

# 全域變數
global_variable = 42

def my_function():
    # 區域變數
    local_variable = 10
    
    # 在函式內部訪問全域變數
    print("在函式內部訪問全域變數:", global_variable)
    
    # 在函式內部訪問區域變數
    print("在函式內部訪問區域變數:", local_variable)

# 在函式外部訪問全域變數
print("在函式外部訪問全域變數:", global_variable)

# 在函式外部訪問區域變數（會引發 NameError）
# print("Outside function - Local Variable:", local_variable)

# 呼叫函式
my_function()

# 修改全域變數的值
global_variable = 100

# 在修改後的函數外部再次訪問全域變數
print("在修改後的函數外部再次訪問全域變數:", global_variable)

在範例中print會在Console上輸出字串，有此範例可見全域變數在整段程式碼中都可以被拿出來做使用。

程式範例輸出圖

若在函式內定義的區域變數，在函式外使用就會出現以下錯誤

我們將上面的範例，將這段#拿掉，取消註解來試試看會出現什麼錯誤

# 在函式外部訪問區域變數（會引發 NameError）
print("Outside function - Local Variable:", local_variable)

錯誤提醒

在上圖呈現的，NameError: name 'local_variable' is not defined就是代表local_variable這個變數沒有被定義，所以無法做使用，這個變數並沒有昭告天下，所以眾所皆不知，只有函數自己知道。

程式範例(區域變數+封閉變數)

內層函式inner_function()可以訪問外層函式outer_function()的變數inner_variable

但外層函式outer_function()無法訪問內層函式的變數outer_variable

恩~有點繞口令，可以把內層函式想像成在家裡面你看的到外面的人，但外層函式是外面所以看不到裡面。

def outer_function():
    # 外層函式的區域變數
    outer_variable = 20
    
    def inner_function():
        # 內層函式的區域變數
        inner_variable = 30
        
        # 封閉變數：內層函式可以訪問外層函式的變數
        print("Inner Function - Outer Variable:", outer_variable)
    
    # 呼叫內層函式
    inner_function()
    
    # 在外層函數內訪問內層函數的區域變數（會引發 NameError）
    # print("Outer Function - Inner Variable:", inner_variable)

# 呼叫外層函式
outer_function()

此範例跑的流程為，呼叫外層函式時，會先定義內層函式，然後跑到呼叫函式，則會印出外層函式的區域變數outer_variable = 20

程式輸出圖

我們試著在外層函式訪問內層的變數看看，修改這段把註解拿掉。

# 在外層函式內訪問內層函數的區域變數（會引發 NameError）
print("Outer Function - Inner Variable:", inner_variable)

就會引發錯誤，在外層函式無法辨識inner_variable這個封閉的變數。

錯誤視窗

總結

全域變數，在哪裡都可以做使用

區域變數，可以在定義的函式內可以做使用，包括函式中的函式也可以

封閉變數，只有在定義的函式內可以做使用

用姓名來舉例說明，我的姓名就像全域變數一樣，大家都知道，區域變數就綽號一樣只有熟的人才會知道，小名就像封閉變數，只有家人才會知道，在不同關係中角色就不一樣，若是跟比較不熟的提起自己的小名，可能只有滿頭問號這小名指的是誰的概念套用到變數定義上。

全域變數比喻成姓名

區域變數比喻成綽號

封閉變數比喻成小名

希望這樣解說，可以更明白其中的差異，謝謝大家觀看，若有問題或是需要改進的地方在留言讓我知道