Python的作用域

    Python是靜態作用域語言，盡管它自身是一個動態語言。也就是說，在Python中變量的作用域是由它在源代碼中的位置決定的，這與C有些相似，但是Python與C在作用域方面的差異還是非常明顯的。

    接下來會談論Python的作用域規則，在這中間也會說明一下Python與C在作用域方面的不同。

    在Python 2.0及之前的版本中，Python只支持3種作用域，即局部作用域，全局作用域，內置作用域；在Python 2.2中，Python正式引入了一種新的作用域 --- 嵌套作用域；在Python 2.1中，嵌套作用域可以作為一個選項被開啟；嵌套作用域的引入，本質上為Python實現了對閉包的支持，關於閉包的知識，網上有很多解釋，這里就不詳細展開了。相應地，變量查找順序由之前的LGB變成LEGB（L：Local，E：Enclosing，G：Global，B：Built-in）。

    在Python中，並不是任何代碼塊都能引入新的作用域，這與C有很大的不同：

#include<stdio.h>
int main() {
    if(2 > 0) {
        int i = 0;
    }
    printf("i = %d", i);
    return 0;
}

    在這段代碼中，if子句引入了一個局部作用域，變量i就存在於這個局部作用域中，但對外不可見，因此，接下來在printf函數中對變量i的引用會引發編譯錯誤。

    但是，在Python中卻並非如此：

if True:
    i = 0
print i

    在這段代碼中，if子句並沒有引入一個局部作用域，變量i仍然處在全局作用域中，因此，變量i對於接下來的print語句是可見的。

    實際上，在Python中，只有模塊，類以及函數才會引入新的作用域，其它的代碼塊是不會引入新的作用域的。

    在Python中，使用一個變量之前不必預先聲明它，但是在真正使用它之前，它必須已經綁定到某個對象；而名字綁定將在當前作用域中引入新的變量，同時屏蔽外層作用域中的同名變量，不論這個名字綁定發生在當前作用域中的哪個位置。 

def f():
    print i
f()

    運行結果將顯示：NameError: global name 'i' is not defined。Python首先在函數f的本地作用域中查找變量i，查找失敗，接着在全局作用域和內置作用域中查找變量i，仍然失敗，最終拋出NameError異常。

i = 0
def f():
    i = 8
    print i
f()
print i

    運行結果顯示：8和0。i = 8是一個名字綁定操作，它在函數f的局部作用域中引入了新的變量i，屏蔽了全局變量i，因此f內部的print語句看到的是局部變量i，f外部的print語句看到的是全局變量i。

i = 0
def f():
    print i
    i = 0
f()

     運行結果顯示：UnboundLocalError: local variable 'i' referenced before assignment。在這個例子當中，函數f中的變量i是局部變量，但是在print語句使用它的時候，它還未被綁定到任何對象之上，所以拋出異常。

print i
i = 0

    不論是以交互的方式運行，還是以腳本文件的方式運行，結果都顯示：NameError: name 'i' is not defined。這里的輸出結果又與上一個例子不同，這是因為它在頂級作用域（模塊作用域）的緣故。對於模塊代碼而言，代碼在執行之前，沒有經過什么預處理，但是對於函數體而言，代碼在運行之前已經經過了一個預處理，因此不論名字綁定發生在作用域的那個位置，它都能感知出來。Python雖然是一個靜態作用域語言，但是名字查找確實動態發生的，因此直到運行的時候，才會發現名字方面的問題。

    在Python中，名字綁定在所屬作用域中引入新的變量，同時綁定到一個對象。名字綁定發生在以下幾種情況之下：

    1.參數聲明：參數聲明在函數的局部作用域中引入新的變量；

    2.賦值操作：對一個變量進行初次賦值會在當前作用域中引入新的變量，后續賦值操作則會重新綁定該變量；

    3.類和函數定義：類和函數定義將類名和函數名作為變量引入當前作用域，類體和函數體將形成另外一個作用域；

    4.import語句：import語句在當前作用域中引入新的變量，一般是在全局作用域；

    5.for語句：for語句在當前作用域中引入新的變量（循環變量）；

    6.except語句：except語句在當前作用域中引入新的變量（異常對象）。

    在Python中，類定義所引入的作用域對於成員函數是不可見的，這與C++或者Java是很不同的，因此在Python中，成員函數想要引用類體定義的變量，必須通過self或者類名來引用它。

    嵌套作用域的加入，會導致一些代碼編譯不過或者得到不同的運行結果，在這里Python解釋器會幫助你識別這些可能引起問題的地方，給出警告。

    locals函數返回所有的局部變量，但是不會返回嵌套作用域中的變量，實際上沒有函數會返回嵌套作用域中的變量。

    參考：

    http://www.python.org/dev/peps/pep-0227/

    http://beastie.cs.ua.edu/cs150/book/book_13.html

    http://www-inst.eecs.berkeley.edu/~selfpace/cs9honline/Q2/scope.html

    http://www.saltycrane.com/blog/2008/01/python-variable-scope-notes/