在进入正题之前先简单说明一下：

  • 局部变量：函数或者方法里面定义的变量；
  • 全局变量：本文指module级别的变量（一个python文件就是一个module）。

关于Python的作用域这里推荐一篇文章：A Beginner's Guide to Python's Namespaces, Scope Resolution, and the LEGB Rule，有兴趣的可以看一下。

global

先看个例子：

a = 1

def func1():
    print("func1:", a)

def func2():
    a = 10
    print("func2:", a)

def func3():
    print("func3:", a)
    a = 100
    print("func3:", a)


if __name__ == "__main__":
    print(a)

    func1()

    func2()
    print(a)

    func3()

输出结果如下：

1
func1: 1
func2: 10
1
Traceback (most recent call last):
  File "/Users/allan/Desktop/test/test/test.py", line 24, in <module>
    func3()
  File "/Users/allan/Desktop/test/test/test.py", line 11, in func3
    print("func3:", a)
UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

func1和func2的输出应该没有什么疑问，就是局部变量和全局变量作用域的问题：模块内都可以访问到全局变量；函数内局部变量与全局变量重名，会将全局变量隐藏掉（这种最好的理解方式就是把局部变量换个名字）。这里不再赘述。func3中，因为定义了和全局变量同名的a，所以，全局变量在整个方法中都被隐藏掉了，这个与局部变量a定义的位置没有关系。所以，在局部变量a定义之前使用a就会报异常。

这里需要说明的一个关键点是：函数或方法中的任何地方，当给某个变量赋值的时候（特别要注意这个场景限定，后面会有一个例子），Python会将该变量当成一个局部变量，除非显式的使用global关键字声明该变量为全局变量。当然，赋值是写的过程，如果是读的话，会先查有没有这个名字的局部变量，如果没有，再查有没有这个名字的全局变量。

所以说，一般global的使用场景就是当我们想在函数里面修改全局变量的值。看下面代码：

a = 1

def func4():
    global a
    a = 100
    print("func4:", a)

if __name__ == "__main__":
    print(a)
    func4()
    print(a)

输出如下：

1
func4: 100
100

借助于global关键字，我们成功的在函数func4里面修改了全局变量a的值。func4和之前的func2的唯一区别就在于没有使用global关键字。

所以，这样来看，其实global的使用还是挺简单的。下面看另外一个和global作用非常像的关键字nonlocal。

nonlocal

nonlocal关键字是Python3引入的（见PEP 3104 - Access to Names in Outer Scopes, The specification for the nonlocal statement.），PEP里面对该关键字的作用已经有了大概的说明了：访问作用域之外的（对象）名字。

还是先看个例子：

def outside():
    msg = 'outside'
    def inside():
        msg = 'inside'
        print(msg)
    inside()
    print(msg)

if __name__ == "__main__":
    outside()

这个例子和之前的例子实质一样，inside里面的msg变量其实是inside函数创建的一个局部变量而已，只不过和外层的msg同名了而已，但实质还是两个完全不同的变量。所以输出也并不意外：

inside
outside

现在问题来了，如果我想在inside里面给外层的msg重新赋值（即修改外层的msg）怎么办？使用刚才介绍的global关键字行不行？试一下便知：

def outside():
    msg = 'outside'
    def inside():
        global msg
        msg = 'inside'
        print(msg)
    inside()
    print(msg)

if __name__ == "__main__":
    outside()

输出结果：

inside
outside

Oh, holy shit，没有成功。其实也正常，因为外层的msg并不是一个全局变量，它的作用域并不是module级别的，而只是outside函数范围内的而已。现在能实现我们上面那个需求的方式就是用nonlocal代替上面代码中的global：

def outside():
    msg = 'outside'
    def inside():
        nonlocal msg
        msg = 'inside'
        print(msg)
    inside()
    print(msg)

if __name__ == "__main__":
    outside()

输出如下：

inside
inside

所以，nonlocal这个关键字主要就是在闭包函数(enclosing function or closures)中使用，可以修改外层函数里面的对象。

综合来看nonlocal和global的确是非常像的，不同之处在于前者用于修改函数作用域内的局部变量，而后者用于修改module级别的全局变量。

提提神

文章最后，再来一个提神的，看下面代码输出什么：

def outside():
    msg = {"outside": 1}
    def inside():
        msg['inside'] = 2
        print(msg)
    inside()
    print(msg)

if __name__ == "__main__":
    outside()

输出结果如下：

{'outside': 1, 'inside': 2}
{'outside': 1, 'inside': 2}

Oh, holy shit，有没有意外？这里没有使用nonlocal修改msg，但里面的inside函数还是修改了外边的msg。不是说不行吗？

nonlocal：这个锅我不背。

其实这个的确和nonlocal没有什么关系，文章前面已经提醒过了，只有在给变量赋值这个场景下，且没有使用global和nonlocal，Python才去创建本函数的局部变量，而不是访问全局或外层函数的变量。而上面的msg['inside'] = 2其实不是个变量赋值语句。

What？没错，字典的插入的确不是变量赋值，而是方法调用（调用的是__setitem__方法）。所以，msg['inside'] = 2的底层其实是执行了如下语句：

msg.__setitem__("inside", 2)

有没有很提神？(〃'▽'〃)

References：