Python函数与变量的作用域

在Python中，函数与变量的作用域是非常重要的概念。作用域指的是变量或函数名在代码中可以被访问的范围。Python中的作用域主要分为局部作用域和全局作用域。不同的作用域对变量和函数的使用有不同的限制和影响。

局部作用域：局部作用域指的是变量或函数名在函数内部可被访问的范围。当一个函数被调用时，它会创建一个新的局部作用域，其中的变量和函数名只能在函数内部使用。这些变量和函数名在外部是不可见的，也不能被访问。

全局作用域：全局作用域指的是变量或函数名在程序中所有部分都可以被访问的范围。全局变量和函数可以在任何函数中使用，也可以在程序的任何位置访问。在Python中，全局变量的命名应该尽可能避免与局部变量相同，否则会导致变量与函数的使用错误。

作用域嵌套：在Python中，作用域可以层层嵌套，也就是说，在一个函数中可以有另一个函数，或者在一个函数中定义的变量在另一个函数中使用。当变量或函数名在局部作用域和全局作用域中均有定义时，Python会优先使用局部作用域中的定义，这也被称为作用域查找规则。如果没有在局部作用域中找到变量或函数名的定义，则Python会查找全局作用域中的定义。

Python中的作用域规则可以用以下几个示例来说明。

例1：

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

func()
print(x)

输出：

10
NameError: name 'x' is not defined

函数内部定义了变量x，在函数外部是不可见的，因此在函数外部访问变量x会出现NameError。

例2：

x = 5

def func():
    print(x)

func()
print(x)

输出：

5
5

函数内部并没有定义变量x，因此Python查找全局作用域，找到了变量x的定义，并可以在函数内外都成功访问。

例3：

x = 5

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

func()
print(x)

输出：

10
5

函数内部定义了变量x，它的作用域仅限于函数内部。在函数内部访问变量x时，优先使用局部作用域中的定义，因此输出10；在函数外部访问变量x时，因为它被定义为全局变量，因此输出5。

总结起来，Python中的作用域规则可以归结为以下几点。

1. 在函数内部定义的变量和函数名只能在该函数内部使用，它们的作用域是局部作用域。

2. 在函数外部定义的变量和函数名可以在整个程序中访问，它们的作用域是全局作用域。

3. 在一个作用域中，Python会首先查找局部作用域内的变量和函数名，如果未找到，则会继续查找全局作用域中的定义。

4. 如果在本地和全局作用域中都找不到定义，则会抛出NameError异常。

了解Python的作用域规则非常重要，它能够帮助程序员更好地理解代码的运行过程，从而更加有效地编写代码。