Python如何处理全局变量？

Question

我在Python中发现了一些非常奇怪的全局变量处理方式。我希望有人能够解释和证明这些惊喜！

A) 这段代码按预期输出10：

def func():
  print(a)
a = 10
func()

B) 这段代码会抛出一个关于引用过早的异常:

def func():
  print(a)
  a += 1
a = 10
func()

但是这段代码按预期输出 [10]：

def func():
  print(a)
  a.append(1)
a = [10]
func()

我可以理解的是，a 的类型会影响其范围，并且后面甚至还没有到达的语句将改变如何看待 a。 我知道我可以在函数开头使用 global a，但这太啰嗦了。

有人能告诉我 Python 处理其奇怪作用域所使用的规则吗？

- LordLing

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这并不奇怪，Python鼓励良好的实践！如果您觉得需要声明“全局变量”，您应该重新考虑设计。当函数接受参数进行变异或者更好的情况下（通常），返回新版本而不是突变原始版本会更好。在您最后一个示例中，就像@Ignacio所说，您甚至没有将名称“a”绑定到其他值。您只是访问“a”的方法，因此这不应该令人惊讶。 - jamylak

不，我向您保证我的设计没问题。在单线程应用程序中，我有一个表示精度的全局变量。在函数之间传递精度值只是浪费时间。问题只会在工作精度略微增加时才会出现。 - LordLing

此外，我无法看出一条稍后从未执行的语句如何改变前面语句的含义。这怎么不奇怪呢？我不知道 Python 中是否还有其他类似情况。 - LordLing

你也可以认为，在文件结尾处发生语法错误会导致脚本在开始执行之前就崩溃，这很奇怪。它们都是防止错误的手段：让 a 改变父作用域和局部作用域中变量的含义非常令人困惑，也不太一致。 它要么是局部变量，要么不是。 从来没有两者都是。 - phant0m

Answer 1

第二个实例重新绑定a，所以编译器为其生成了本地访问。而另外两个只是读取a，因此会执行正常的全局范围搜索。

- Ignacio Vazquez-Abrams

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通过在函数B中首先放置global a，您将获得您预期的行为。 - Odalrick

是否有一种方法，如果存在全局变量，则始终首先引用它们？ - LordLing

不修改编译器是不可能的。 - Ignacio Vazquez-Abrams

Answer 2

基本上，有两条规则：

1. 当你只读取一个变量（在一个作用域内），Python 会沿着作用域链遍历，直到找到该名称的变量。
2. 当你至少写入一个变量时，在当前作用域中 Python 将始终创建该变量。

但是你可以改变第二条规则的行为：

• 如果你想让一个名称引用模块级别的变量，可以使用 global my_module_variable。当你现在写入 my_module_variable 时，Python 不会创建一个本地变量。
• 自 Python 3 以来，你还可以让名称引用嵌套作用域中的变量：使用 nonlocal my_non_local_variable 让它引用最近的封闭作用域中的变量。

你代码中的问题

B) 你正在使用 +=：你正在尝试写入变量。因此，规则 2 生效，它将在当前作用域中写入一个变量。然而，它还必须从中读取 (print(a))，但变量还没有值，因为你之前没有写入它。在一个函数中，Python 不允许你混合使用规则 1. 和规则2.。

如果你想让 func() 在变量 a = 10 上运行，可以像这样更改代码：

>>>> def func()
        global a
        print(a)
        a += 1
>>>> a = 10
>>>> func()
10
>>>> func()
11

- phant0m

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那么这意味着Python解释器在决定函数内部的变量是使用规则1还是规则2进行访问之前，需要解析整个函数体以确定应用哪个规则？在一个可能有数千行长的函数中？这意味着解释器的第一次扫描（生成字节码）会相当慢，不是吗？ - blueFast

@gonvaled Python总是解析整个file.py文件并生成字节码。是的，你会为此付出一点启动时间。然而，第二次执行脚本时，字节码已经存在了。 - phant0m

好的，我有这样的印象，即解析器在执行代码的同时生成字节码（类似于shell所做的-当然没有字节码）。 - blueFast