在Python编程中，作用域是一个非常重要的概念。它规定了变量可以在哪里使用、以及它的生命周期。如果你对作用域不熟悉，可能会遇到很多让人头疼的问题。今天我们就一起聊聊Python作用域规则的4个核心要点。

核心要点1：全局作用域

我们先从最简单的开始，什么是全局作用域呢？简单来说，就是代码里任何地方都能访问到的变量。

# 定义一个全局变量

global_variable = "我是一个全局变量"

def my_function():

    print(global_variable)  # 在函数内部访问全局变量

my_function()  # 输出: 我是一个全局变量

这段代码首先定义了一个全局变量global_variable。之后，在函数my_function()内部访问这个变量并打印出来。可以看到，在函数内直接使用全局变量是没有问题的。

核心要点2：局部作用域

再来看看局部作用域。局部作用域里的变量只能在它们所在的代码块内（如函数或类）被使用。

def local_function():

    local_variable = "我是局部变量"

    print(local_variable)

local_function()  # 输出: 我是局部变量

print(local_variable)  # 报错！NameError: name 'local_variable' is not defined

在这里，local_variable是在local_function()内定义的局部变量。当你尝试在函数外访问它时，Python会报错，因为这个变量只存在于它的作用域范围内。

核心要点3：LEGB规则

Python遵循所谓的LEGB规则，这是用来查找变量名字绑定的地方。这四个字母分别代表什么？

L（Local）：局部作用域

E（Enclosing）：嵌套作用域（闭包）

G（Global）：全局作用域

B（Built-in）：内置作用域

举个例子来帮助理解。

x = "global"  # 全局变量

def outer():

    x = "enclosing"  # 外层作用域内的局部变量

    

    def inner():

        x = "local"  # 局部变量

        print(x)

    

    inner()

outer()  # 输出: local

在这个示例中，inner()函数里面的print(x)会找到最近的作用域中的x变量，这里是inner()自己的“local”。所以最终输出的是local。

核心要点4：使用global和nonlocal声明改变变量绑定

最后一点要讲的就是怎么在一个函数里面更改外部的变量值。

使用global

如果想在函数内部修改全局变量，就要用global关键字。

number = 0

def modify_global():

    global number

    number += 1

modify_global()

print(number)  # 输出：1

在这个例子中，函数modify_global利用global关键字使得它可以增加全局变量number的值。

使用nonlocal

当在内嵌函数中要修改外层函数中的变量时，可以使用nonlocal关键字。

def counter():

    count = 0  # 外层作用域变量

    def increment():

        nonlocal count  # 声明为非本地作用域变量

        count += 1

        return count

    return increment

increment_counter = counter()

print(increment_counter())  # 输出: 1

print(increment_counter())  # 输出: 2

这个例子展示了一个闭包的应用场景，其中increment()通过nonlocal声明来修改外层函数counter中的变量count。

实战案例

下面我们结合实际场景来练习下所学的知识点。假设你需要编写一个计算器，用户输入表达式时能识别变量并计算结果。

memory = {}  # 用来保存用户的变量定义

def evaluate_expression(expr):

    try:

        return eval(expr, globals(), memory)

    except Exception as e:

        return str(e)

def calculator():

    while True:

        expr = input("Enter an expression (or 'exit' to quit): ")

        if expr.lower() == 'exit':

            break

        

        result = evaluate_expression(expr)

        if isinstance(result, float):

            result = round(result, 4)  # 限制浮点数显示精度

        

        print(f"Result: {result}")

# 运行计算器

calculator()

在这个实战案例中，我们创建了一个交互式环境让用户定义他们自己的变量（这些变量存在字典memory中），同时也能进行常规数学运算。比如输入x=5;y=10;x+y将会输出结果15。这里eval()函数允许从一个字符串解析表达式，并根据传入的全局变量字典（这里未传额外）以及存储自定义变量的memory字典执行它。

总结

本文详细讲解了Python作用域的四个核心要点：1. 全局作用域让变量可被任何地方访问。2. 局部作用域限定变量仅能在其定义的代码块内有效。3. LEGB规则解释变量搜索的顺序：从本地出发逐级向外寻找。

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