11、Python之变量：看得见还是看不见

news2024/10/1 3:36:09

引言

在前面一篇关于Python变量的文章中，更多地结合对象的内存结构及字节码指令，来看不同代码针对不同的类型的对象的不同效果。

今天这篇文章中，想对新手在使用Python变量中，可能遇到的其他困惑，再展开来说一下。

大概分为这几个模块：
1、几种变量赋值操作
2、Python中的变量作用域
3、变量赋值实例

几种变量赋值操作

赋值语句

首先，从概念上来说，赋值的代码，我们一般叫做“赋值语句”。

需要注意的是，通常来说，在编程语言中，语句与表达式是有区别的，表达式是有结果值的，可以作为赋值语句的一部分，也可以是其他语句中的组成部分。但是，赋值语句就不可以了，赋值语句就应该是一个单独的代码行，而不应该，也不能出现在其他语句或者表达式中。

# 赋值语句
# a equals 10
a = 10
print(a)
# 表达式可以单独写，虽然没有啥意义
a * 2
# 表达式可以作为赋值语句的一部分
# b equals a multiply 2
b = a * 2
# 赋值语句不能作为其他非赋值语句或者表达式的一部分：
# c = (b = a) * 2

赋值表达式（海象操作符）

有时候存在一些场景，我们需要先进行赋值操作，然后对变量的值进行比较或者进一步处理，这时候就需要拆开来写：

goods_count = {
    'apple': 5,
    'banana': 0,
    'orange': 1
}
apple_cnt = goods_count.get('apple', 0)
if apple_cnt > 3:
    print(f'可销库存：{apple_cnt}，不需要补货')
else:
    print(f'可销库存：{apple_cnt}，需要补货了')

本着“能用一行代码搞定的，绝不应该写两行”的理念（瞎说的），Python从3.8开始，引入了新的语法，叫做“赋值表达式”，不同于赋值语句，赋值表达式是可以出现在其他语句中的。

赋值表达式使用的操作符，叫做海象操作符，可以意会。

使用赋值表达式改写一下：

goods_count = {
    'apple': 5,
    'banana': 0,
    'orange': 1
}

# 赋值表达式：apple_cnt := goods_count.get('apple', 0)
if (apple_cnt := goods_count.get('apple', 0)) > 3:
    print(f'可销库存：{apple_cnt}，不需要补货')
else:
    print(f'可销库存：{apple_cnt}，需要补货了')

链式赋值

不同于之前读书那会儿，学习C，新手容易犯的错误，就是链式赋值，但是，这在Python中是允许的

a = b = c = d = 10
print(a)
print(b)
print(c)
print(d)

Python中的变量作用域

有时候，明明变量有的，解释器跟看不到一样，愣是报错。
有时候，明明对变量重新赋值了，也没有报错，确又没有赋值成功。

如果是一个不理解Python解释器逻辑的Python新手，会觉得Python解释器就好像眼睛不太好使的病人……

在编程语言中，一般都有一个作用域（Scope）的概念。简单理解，就是变量能发生作用的范围。变量的作用域决定了变量在程序中的可见性和生命周期。不同的编程语言中，关于变量的作用域的设计可能会有些细微的差别。

作用域类型

在Python中，主要有四种作用域，范围从小到大，依次为：

局部作用域（Local Scope）：在函数内部定义的变量，仅在函数内部可见
嵌套作用域（Enclosing Scope）：在嵌套函数中，外部函数的变量，对内部函数可见
全局作用域（Global Scope）：在模块级别定义的变量，在整个模块中可见
内置作用域（Built-in Scope）：Python内置的变量和函数，如print、len等

LEGB规则

Python查找变量的顺序遵循LEGB规则：

L（Local）：首先在局部作用域查找变量
E（Enclosing）：如果在局部作用域中找不到，则在嵌套作用域查找
G（Global）：如果在嵌套作用域中找不到，则在全局作用域查找
B（Built-in）：如果在全局作用域中找不到，则在内置作用域查找

如果这些作用域中都没有定义名称相同的变量，那么程序就会抛出NameError异常。

变量赋值实例

对变量的使用，分为两种情况，一种是读，一种是写（重新赋值）。
关于变量读的操作，应用前面的LEGB规则就行了。

但是，对于变量的写，就有些不太一样了，要分为两种情况：
1）如果变量已经在定义在当前作用域中，那么直接把新的值交给它即可；
2）如果当前作用域中不存在这个变量，那么即便外围作用域中有同名的变量，Python还是会把本次的赋值操作当成是变量定义来处理。这时会产生的一个重要的效果，也就是说，Python会把包含赋值操作的这个函数当成新定义的这个变量的作用域。

# 全局变量
a = 10
print(f"Global Scope: {a}")

# 定义函数，改变a
def change_a():
    # 局部变量a的定义及赋值
    a = 20
    print(f"Local Scope: {a}")

# 调用函数，改变a
change_a()
# 查看全局变量a的取值
print(f"Global Scope: {a}")

输出结果：

新手可能会认为这种赋值规则比较奇怪，但是Python是故意这样设计的。这样，才能防止函数中的局部变量污染外围模块。

假如不这样做，那么函数里的每条赋值语句都有可能影响全局作用域中的变量，这样不仅混乱，而且会让全局变量之间彼此交互影响，从而导致很多难以探查的bug。

设计思想是好的，但是，现在问题来了，要怎么从局部作用域来修改全局作用域中的变量呢？Python中提供了解决方案，通过global关键字声明引用全局变量：

# 全局变量
a = 10
print(f"Global Scope: {a}")

# 定义函数，改变a
def change_a():
    # 声明引入全局变量 a
    global a
    a = 20
    print(f"Local Scope: {a}")

# 调用函数，改变a
change_a()
# 查看全局变量a的取值
print(f"Global Scope: {a}")

输出结果：