不間斷 Python 挑戰 Day 17 - 變數範圍 (Scope)

2021/12/28閱讀時間約 8 分鐘

Python依據變數有效的範圍可以區分為全域變數(Global variable)或區域變數(Local variable)。在函數內宣告的變數為區域變數，有效範圍只有在函數內，函數外部無法引用這個變數；在函數以外宣告的變數為全域變數，它的有效範圍為整個檔案，並且在函數內部也可以引用這個變數。

全域變數

在函數外部宣告的變數為全域變數，可在函數內部與外部被引用，如下範例，函數內部和外部可以印出同樣的訊息。

global_message = "This is global message."
def print_global_message():
　　print("In function:", global_message)
print_global_message()
print("In main:", global_message)

執行結果：

In function: This is a global message.
In main: This is a global message.

函數內修改全域變數

若嘗試在函數內修改全域變數，實際上並不會修改到該全域變數，而僅是在函數內新增了一個區域變數。

global_message = "This is global message."
def modify_global_message():
　　global_message = "Modify global message"
　　print("In function:", global_message)
modify_global_message()
print("In main:", global_message)

執行結果：

In function: Modify global message.
In main: This is a global message.

若要在函數中修改全域變數，我們可以使用global關鍵字，來宣告這個變數是一個全域變數。

def modify_global_message():
　　global global_message
　　global_message = "Modify global message"
　　print("In function:", global_message)
modify_global_message()
print("In main:", global_message)

如此一來，函數內外就可以印出一樣的結果。

In function: Modify global message.
In main: Modify global message.

區域變數

在函數內部宣告的變數為區域變數，只能在函數內部被引用，若試圖在函數外部引用該變數會產生錯誤。

def define_local_message():
　　local_message = "This is a local message."
define_local_message()
print(local_message)

執行結果出現錯誤：

NameError: name 'local_message' is not defined.

函數內修改上一層函數的變數

若函數內部還有定義函數，嘗試在內層函數修改外層函數的變數，實際上並不會修改到該變數，只是在內層函數中又新增了一個區域變數。

def print_local_message():
　　local_message = "This is a local message"
　　def modify_outer_message():
　　　　local_message = "Modify local message."
　　　　print("Inner function:", local_message)
　　modify_outer_message()
　　print("Outer function:", local_message)
print_local_message()

執行結果：

Inner function: Modify local message.
Outer function: This is a local message.

在此情境下，可以使用nonlocal關鍵字，來宣告這個變數是上一層函數的區域變數。

def print_local_message():
　　local_message = "This is a local message."
　　def modify_outer_message():
　　　　nonlocal local_message
　　　　local_message = "Modify local message."
　　　　print("Inner function:", local_message)
　　modify_outer_message()
　　print("Outer function:", local_message)
print_local_message()

執行結果：

Inner function: Modify local message.
Outer function: Modify local message.

查詢全域變數與區域變數

我們可以透過Python內建的函數globals()和locals()來查詢所有的全域變數和區域變數。

def local_variables():
　　local_var_a = 1
　　local_var_b = 2
　　print("Local variables:", locals())
global_var_a = 1
global_var_b = 2
local_variables()
print("Global variables:", globals())

執行結果：

Local variables: {'local_var_a': 1, 'local_var_b': 2}
Global variables: {'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x00000235D4221510>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'C:\\Users\\wjweng\\PycharmProjects\\marathon_python\\main.py', '__cached__': None, 'local_variables': <function local_variables at 0x00000235D3DA3E20>, 'global_var_a': 1, 'global_var_b': 2}

程式範例

https://github.com/wjweng/marathon_python/blob/master/Day1_to_25/marathon_python_day17.py

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