Python函数中的作用域规则详解

作用域是程序中变量可见性和生命周期的范围，Python中的作用域可以被分成四种：局部作用域、嵌套作用域、全局作用域和内置作用域。了解这些作用域规则是理解Python语言非常关键的部分之一。

局部作用域

在Python函数中，由程序员在函数内部定义的变量属于函数内部的局部作用域。当一个函数被调用时，这个函数的局部作用域被创建，当函数返回时，局部变量的生命周期也结束了。

def hello():
    message = "Hello, world!"
    print(message)

hello() # 输出 "Hello, world!"
print(message) # 报错，因为 message 不在全局作用域中

在上面的例子中，message 的作用域只在函数内部，因此在函数外部访问 message 变量会产生错误。

嵌套作用域

嵌套作用域指的是内部函数中定义的变量可以被其外部函数访问。在内部函数中定义的变量被称为自由变量，自由变量可以被内部函数修改。如果内部函数中的同名变量被重新赋值，那么变量的作用域就被定义为局部作用域。

def outer():
    message = "Hello, world!"
    def inner():
        nonlocal message # 标记 message 不是局部变量，而是外部函数变量
        message = "Hello, inner!"

    inner()
    print(message) # 输出 "Hello, inner!"

outer()

在上面的例子中，inner 函数中的 message 变量使用 nonlocal 关键词标记在嵌套作用域中，可以在内部函数中修改外部函数中定义的 message 变量。

全局作用域

在Python程序中全局作用域指的是在模块中定义的变量，全局变量在模块中声明，但在函数中进行访问。

a = 10

def hello():
    print(a)

hello() # 输出 10

在上面的例子中，a 是全局变量，在 hello 函数中进行了访问，但是没有对其进行修改。

如果要在函数中修改全局变量，需要使用 global 关键词。

a = 10

def hello():
    global a # 声明 a 是全局变量
    a = 20 # 修改全局变量
    print(a)

hello() # 输出 20
print(a) # 输出 20

内置作用域

Python中还有一个内置作用域，它包含了Python内置的函数和变量，这些变量在所有程序和模块中都是可用的。

print(len("Hello, world!")) # 输出 13

在上面的例子中，len 是Python内置函数，在任何程序中都可以直接使用。