Python变量作用域（全局变量和局部变量）

在程序中定义一个变量时，这个变量是有作用范围的，变量的作用范围被称为它的作用域。换句话说，变量的作用域指的是程序代码能够访问该变量的区域，如果超过该区域，将无法访问该变量。

根据定义变量的位置（有效范围），可以将变量分为局部变量和全局变量。

Python局部变量

局部变量是指在函数内部定义并使用的变量，它只在函数内部有效。

每个函数在执行时，系统都会为该函数分配一块“临时内存空间”，所有的局部变量都被保存在这块临时内存空间内。当函数执行完成后，这块内存空间就被释放了，这些局部变量也就失效了，因此离开函数之后就不能再访问局部变量了，否则解释器会抛出 NameError 错误。

例如：

def text():
    demo = 'C语言中文网'
    print(demo)
text()
#此处获取局部变量值会引发错误
print('局部变量 demo 的值为：',demo)

运行结果为：

C语言中文网
Traceback (most recent call last):
  File "C:\Users\mengma\Desktop\1.py", line 5, in <module>
    print('局部变量 demo 的值为：',demo)
NameError: name 'demo' is not defined

Python全局变量

和局部变量相对应，全局变量指的是能作用于函数内外的变量，即全局变量既可以在各个函数的外部使用，也可以在各函数内部使用。

定义全局变量的方式有以下 2 种：

• 在函数体外定义的变量，一定是全局变量，例如：

  demo = "C语言中文网"
  def text():
      print("函数体内访问：",demo)
  text()
  print('函数体外访问：',demo)

  运行结果为：

  函数体内访问： C语言中文网
  函数体外访问： C语言中文网

• 在函数体内定义全局变量。即使用 global 关键字对变量进行修饰后，该变量就会变为全局变量。例如：

  def text():
      global demo
      demo = "C语言中文网"
      print("函数体内访问：",demo)
  text()
  print('函数体外访问：',demo)

  运行结果为：

  函数体内访问： C语言中文网
  函数体外访问： C语言中文网

  注意，在使用 global 关键字修饰变量名时，不能直接给变量赋初值，否则会引发语法错误。

获取指定作用域范围中的变量

不管是在函数的局部范围内还是在全局范围内，都可能存在多个变量，每个变量“持有”该变量的值。从这个角度来看，不管是局部范围还是全局范围，这些变量和它们的值就像一个“看不见”的字典，其中变量名就是字典的 key，变量值就是字典的 value。实际上，Python 提供了如下三个工具函数来获取指定范围内的“变量字典”：

1. globals()：该函数返回全局范围内所有变量组成的“变量字典”。
2. locals()：该函数返回当前局部范围内所有变量组成的“变量字典”。
3. vars(object)：获取在指定对象范围内所有变量组成的“变量字典”。如果不传入object 参数，vars() 和 locals() 的作用完全相同。

globals() 和 locals() 看似完全不同，但它们实际上也是有联系的，关于这两个函数的区别和联系大致有以下两点：

• locals() 总是获取当前局部范围内所有变量组成的“变量字典”，因此，如果在全局范围内（在函数之外）调用 locals() 函数，同样会获取全局范围内所有变量组成的“变量字典”；而 globals() 无论在哪里执行，总是获取全局范围内所有变量组成的“变量字典”。
• 一般来说，使用 locals() 和 globals() 获取的“变量字典”只应该被访问，不应该被修改。但实际上，不管是使用 globals() 还是使用 locals() 获取的全局范围内的“变量字典”，都可以被修改，而这种修改会真正改变全局变量本身：但通过 locals() 获取的局部范围内的“变量字典”，即使对它修改也不会影响局部变量。

下面程序示范了如何使用 locals()、globals() 函数访问局部范围和全局范围内的“变量字典”：

def test ():
    age = 20
    # 直接访问age局部变量
    print(age) # 输出20
    # 访问函数局部范围的“变量数组”
    print(locals()) # {'age': 20}
    # 通过函数局部范围的“变量数组”访问age变量
    print(locals()['age']) # 20
    # 通过locals函数局部范围的“变量数组”改变age变量的值
    locals()['age'] = 12
    # 再次访问age变量的值
    print('xxx', age) # 依然输出20
    # 通过globals函数修改x全局变量
    globals()['x'] = 19
x = 5
y = 20
print(globals()) # {..., 'x': 5, 'y': 20}
# 在全局访问内使用locals函数，访问的是全局变量的“变量数组”
print(locals()) # {..., 'x': 5, 'y': 20}
# 直接访问x全局变量
print(x) # 5
# 通过全局变量的“变量数组”访问x全局变量
print(globals()['x']) # 5
# 通过全局变量的“变量数组”对x全局变量赋值
globals()['x'] = 39
print(x) # 输出39
# 在全局范围内使用locals函数对x全局变量赋值
locals()['x'] = 99
print(x) # 输出99

从上面程序可以清楚地看出，locals() 函数用于访问特定范围内的所有变量组成的“变量字典”，而 globals() 函数则用于访问全局范围内的全局变量组成的“变量字典”。

在使用 globals() 或 locals() 访问全局变量的“变量字典”时，将会看到程序输出的“变量字典”默认包含了很多变量，这些都是 Python 主程序内置的，读者暂时不用理会它们。