Python中的global和nonlocal關(guān)鍵字的使用場(chǎng)景分析

更新時(shí)間：2025年09月18日 11:00:01 作者：請(qǐng)叫我技術(shù)官大人

Python中g(shù)lobal和nonlocal用于處理變量作用域,本文給大家介紹Python中的global和nonlocal關(guān)鍵字的使用場(chǎng)景,感興趣的朋友跟隨小編一起看看吧

在 Python 中，global 和 nonlocal 關(guān)鍵字用于在函數(shù)內(nèi)部訪問(wèn)和修改外部作用域的變量。它們解決了函數(shù)內(nèi)部無(wú)法直接修改外部變量的問(wèn)題。

1. global 關(guān)鍵字

global 用于在函數(shù)內(nèi)部訪問(wèn)和修改全局作用域（模塊級(jí)別）的變量。

使用場(chǎng)景：

nonlocal 用于在嵌套函數(shù)中訪問(wèn)和修改外層（非全局）作用域的變量。

使用場(chǎng)景：

2. nonlocal 關(guān)鍵字

當(dāng)需要在函數(shù)內(nèi)部修改全局變量時(shí)
當(dāng)需要在函數(shù)內(nèi)部創(chuàng)建新的全局變量時(shí)

# 全局變量
count = 0
def increment():
    # 聲明 count 是全局變量
    global count
    count += 1
    print(f"函數(shù)內(nèi)部: count = {count}")
print(f"函數(shù)調(diào)用前: count = {count}")  # 輸出: 函數(shù)調(diào)用前: count = 0
increment()  # 輸出: 函數(shù)內(nèi)部: count = 1
print(f"函數(shù)調(diào)用后: count = {count}")  # 輸出: 函數(shù)調(diào)用后: count = 1
# 在函數(shù)內(nèi)部創(chuàng)建全局變量
def create_global():
    global new_var
    new_var = "我是全局變量"
create_global()
print(new_var)  # 輸出: 我是全局變量

注意事項(xiàng)：

在函數(shù)內(nèi)部讀取全局變量時(shí)，不需要使用 global 關(guān)鍵字
只有在修改全局變量時(shí)才需要使用 global
使用 global 聲明后，對(duì)該變量的所有操作都會(huì)影響全局變量
在閉包中修改外層函數(shù)的變量
在多層嵌套函數(shù)中修改非全局的外部變量

nonlocal 用于在嵌套函數(shù)中訪問(wèn)和修改外層（非全局）作用域的變量。

使用場(chǎng)景：

在閉包中修改外層函數(shù)的變量
在多層嵌套函數(shù)中修改非全局的外部變量

def outer():
    # 外層函數(shù)變量
    counter = 0
    message = "原始消息"
    def inner():
        # 聲明 counter 是外層函數(shù)的變量
        nonlocal counter, message
        counter += 1
        message = f"修改后的消息 (計(jì)數(shù): {counter})"
        print(f"內(nèi)部函數(shù): counter = {counter}")
    print(f"調(diào)用inner前: counter = {counter}, message = '{message}'")
    inner()  # 輸出: 內(nèi)部函數(shù): counter = 1
    print(f"調(diào)用inner后: counter = {counter}, message = '{message}'")
    return counter, message
result = outer()
# 輸出:
# 調(diào)用inner前: counter = 0, message = '原始消息'
# 內(nèi)部函數(shù): counter = 1
# 調(diào)用inner后: counter = 1, message = '修改后的消息 (計(jì)數(shù): 1)'
print(f"外部獲取: counter = {result[0]}, message = '{result[1]}'")

多層嵌套示例：

def outer():
    x = "outer"
    def middle():
        nonlocal x
        x = "middle"
        def inner():
            nonlocal x
            x = "inner"
            print(f"最內(nèi)層: x = {x}")
        inner()
        print(f"中間層: x = {x}")
    middle()
    print(f"最外層: x = {x}")
outer()
# 輸出:
# 最內(nèi)層: x = inner
# 中間層: x = inner
# 最外層: x = inner

注意事項(xiàng)：

nonlocal 只能用于嵌套函數(shù)中
變量必須在外層函數(shù)中已定義，否則會(huì)引發(fā) SyntaxError
不能用于全局作用域（使用 global 替代）
在多層嵌套中，nonlocal 會(huì)向上查找最近的外層變量

3. global 與 nonlocal 的區(qū)別

特性	global	nonlocal
作用域	全局作用域（模塊級(jí)別）	外層非全局作用域
使用位置	任何函數(shù)中	僅在嵌套函數(shù)中
變量要求	變量可以不存在	變量必須在外層已定義
創(chuàng)建變量	可以創(chuàng)建新的全局變量	不能創(chuàng)建新變量
查找范圍	全局命名空間	最近的封閉作用域

4. 常見(jiàn)錯(cuò)誤及解決方法

錯(cuò)誤1：未聲明直接修改

x = 10
def func():
    x += 1  # UnboundLocalError
func()

解決方法：使用 global 聲明

x = 10
def func():
    global x
    x += 1

錯(cuò)誤2：nonlocal 變量未定義

def outer():
    def inner():
        nonlocal x  # SyntaxError: no binding for nonlocal 'x' found
        x = 20
    inner()

解決方法：確保外層函數(shù)中已定義該變量

def outer():
    x = 10
    def inner():
        nonlocal x
        x = 20
    inner()

錯(cuò)誤3：混淆 global 和 nonlocal

x = 100
def outer():
    x = 10
    def inner():
        global x  # 錯(cuò)誤地使用了 global
        x = 20    # 修改的是全局 x，而不是 outer 的 x
    inner()
    print("outer x:", x)  # 輸出 10，而不是 20
outer()
print("global x:", x)  # 輸出 20

解決方法：正確使用 nonlocal

x = 100
def outer():
    x = 10
    def inner():
        nonlocal x  # 正確聲明
        x = 20
    inner()
    print("outer x:", x)  # 輸出 20
outer()
print("global x:", x)  # 輸出 100

5. 最佳實(shí)踐

盡量避免使用全局變量：全局變量使代碼難以維護(hù)和理解，考慮使用類(lèi)或函數(shù)返回值替代
優(yōu)先使用返回值：盡量通過(guò)函數(shù)返回值傳遞結(jié)果，而不是直接修改外部變量
限制使用范圍：當(dāng)必須修改外部狀態(tài)時(shí)，明確使用 global 或 nonlocal 并添加注釋
命名區(qū)分：全局變量使用全大寫(xiě)命名（如 GLOBAL_VAR）以提高可讀性
閉包替代全局變量：對(duì)于需要保持狀態(tài)的場(chǎng)景，使用閉包比全局變量更安全

# 使用閉包替代全局變量的示例
def create_counter():
    count = 0
    def counter():
        nonlocal count
        count += 1
        return count
    return counter
counter1 = create_counter()
print(counter1())  # 1
print(counter1())  # 2
counter2 = create_counter()
print(counter2())  # 1

總結(jié)

global 和 nonlocal 是 Python 中處理變量作用域的重要關(guān)鍵字：

global 用于在函數(shù)中訪問(wèn)和修改全局變量
nonlocal 用于在嵌套函數(shù)中訪問(wèn)和修改外層函數(shù)的變量

正確理解和使用這兩個(gè)關(guān)鍵字，可以幫助你編寫(xiě)更靈活的函數(shù)和閉包，同時(shí)避免常見(jiàn)的變量作用域錯(cuò)誤。在實(shí)際編程中，應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎使用這些關(guān)鍵字，優(yōu)先考慮通過(guò)函數(shù)參數(shù)和返回值來(lái)傳遞數(shù)據(jù)。

關(guān)于id()函數(shù)有趣的問(wèn)題：

def outer():
    # 外層函數(shù)變量
    counter = 0
    message = "原始消息"
    print(id(counter))
    def inner():
        # 聲明 counter 是外層函數(shù)的變量
        nonlocal counter, message
        counter += 1
        message = f"修改后的消息 (計(jì)數(shù): {counter})"
        print(f"內(nèi)部函數(shù): counter = {counter}")
    print(f"調(diào)用inner前: counter = {counter}, message = '{message}'")
    inner()  # 輸出: 內(nèi)部函數(shù): counter = 1
    print(f"調(diào)用inner后: counter = {counter}, message = '{message}'")
    print(id(counter))
    return counter, message
result = outer()
# 輸出:
# 調(diào)用inner前: counter = 0, message = '原始消息'
# 內(nèi)部函數(shù): counter = 1
# 調(diào)用inner后: counter = 1, message = '修改后的消息 (計(jì)數(shù): 1)'
print(f"外部獲取: counter = {result[0]}, message = '{result[1]}'")

我們?cè)趧偛诺拇a案例中兩處添加了print(id(counter))，雖然我們使用了nonlocal使用函數(shù)內(nèi)的變量counter，但是在兩條print(id(counter))輸出的結(jié)果并不一樣，這是為什么呢？

原因分析

整數(shù)是不可變類(lèi)型：
- Python 中的整數(shù)(int)是不可變對(duì)象(immutable)
- 當(dāng)你執(zhí)行counter += 1時(shí)，實(shí)際上創(chuàng)建了一個(gè)新的整數(shù)對(duì)象，而不是修改原對(duì)象
變量重新綁定：
- nonlocal counter確保inner中的counter指向outer中的同一個(gè)變量
- 但當(dāng)執(zhí)行counter += 1時(shí)，相當(dāng)于counter = counter + 1
- 這會(huì)將outer的counter變量重新綁定到一個(gè)新的整數(shù)對(duì)象
內(nèi)存地址變化：
- 第一次打印時(shí)，counter指向整數(shù)0的內(nèi)存地址
- 執(zhí)行counter += 1后，變量指向整數(shù)1的內(nèi)存地址
- 兩個(gè)不同的整數(shù)對(duì)象有不同的內(nèi)存地址

# 初始狀態(tài)
counter = 0  # 假設(shè)內(nèi)存地址為 0x1000
print(id(counter))  # 輸出 0x1000 (指向整數(shù)0)
# 執(zhí)行 counter += 1
# 實(shí)際發(fā)生的過(guò)程：
temp = counter + 1  # 創(chuàng)建新整數(shù)1，假設(shè)地址為 0x2000
counter = temp      # 變量重新綁定到新地址
print(id(counter))  # 輸出 0x2000 (指向整數(shù)1)

證明它們是同一個(gè)變量

雖然內(nèi)存地址不同，但它們確實(shí)是同一個(gè)變量名（在相同作用域中）：

變量名不變：
- 兩次打印都是訪問(wèn)outer作用域中的counter變量
- 只是變量指向的值改變了
作用域驗(yàn)證：
- 在inner函數(shù)中修改后，outer中訪問(wèn)到的值確實(shí)變?yōu)?code>1
- 返回值也是修改后的值

對(duì)比：使用可變對(duì)象

如果我們使用可變對(duì)象（如列表），情況就不同了：

def outer():
    counter = [0]  # 使用列表
    print(id(counter))
    def inner():
        nonlocal counter
        counter[0] += 1  # 修改列表內(nèi)容，而不是重新綁定
    inner()
    print(id(counter))  # 相同的內(nèi)存地址
outer()

在這個(gè)例子中，兩次id(counter)輸出相同，因?yàn)椋?/p>

列表是可變對(duì)象
我們只修改了列表內(nèi)容，沒(méi)有重新綁定整個(gè)變量
變量仍然指向同一個(gè)列表對(duì)象

關(guān)鍵結(jié)論

nonlocal保證你訪問(wèn)的是同一個(gè)變量（同一個(gè)作用域中的同名變量）
- 當(dāng)操作不可變對(duì)象（如整數(shù)、字符串、元組）時(shí)：
- 任何"修改"實(shí)際上創(chuàng)建新對(duì)象
- 變量被重新綁定到新對(duì)象
id()輸出會(huì)改變
- 當(dāng)操作可變對(duì)象（如列表、字典、集合）時(shí)：
- 可以原地修改內(nèi)容
- 變量保持綁定到同一對(duì)象
id()輸出不變

到此這篇關(guān)于Python中的global和nonlocal關(guān)鍵字的用法詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python global和nonlocal用法內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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