Вы, наверное, не раз слышали термин область видимости, когда изучали программирование. Это весьма важная тема, незнание которой может привести к достаточно запутанным ошибкам. Область видимости указывает интерпретатору, когда наименование (или переменная) видимо. Другими словами, область видимости определяет, когда и где вы можете использовать свои переменные, функции, и т.д. Если вы попытаетесь использовать что-либо, что не является в вашей области видимости, вы получите ошибку NameError.
Python содержит три разных типа области видимости:
- Локальная область видимости
- Глобальная область видимости
- Нелокальная область видимости (была добавлена в Python 3)
Локальная область видимости
Локальная область видимости наиболее часто используется в Python. Когда мы создаем переменную в блоке кода, она будет разрешена при помощи ближайшей области видимости, или областей. Группирование всех этих областей известно как среда блоков кода. Другими словами, все назначения выполняются в локальной области по умолчанию. Если вам нужно что-то другое, тогда вам нужно настроить свою переменную на глобальную или нелокальную область, которые мы рассмотрим немного позже. Сейчас мы создадим простой пример, используя интерпретатор Python, в котором демонстрируется назначение локальной области видимости.
|
1 2 3 4 5 6 7 |
x = 10 def my_func(a, b): print(x) print(z) my_func(1, 2) |
Результат
|
1 2 3 4 5 6 7 |
10 Traceback (most recent call last): File "<pyshell#19>", line 1, in <module> my_func(1, 2) File "<pyshell#18>", line 3, in my_func print(z) NameError: name 'z' is not defined |
Здесь мы создаем переменную х и очень простую функцию, которая принимает два аргумента. Далее она выводит х и z. Обратите внимание на то, что мы не определили z, так что когда мы вызываем функцию, мы получаем ошибку NameError. Это происходит в связи с тем, что z не определена, или находится вне области видимости. Если вы определите z перед вызовом функции, тогда она будет найдена и ошибка NameError не возникнет. Ошибка NameError также возникает при попытке получения доступа к переменной, которая находится только внутри функции:
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
def my_func(a, b): i = 2 print(x) if __name__ == '__main__': x = 10 my_func(1, 2) print(i) |
Переменная i определена только внутри функции, так что при запуске кода мы получаем ошибку NameError. Давайте немного модифицируем первый пример. Разместим данный код в python-файл и попытаемся его запустить:
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
def my_func(a, b): x = 5 print(x) if __name__ == '__main__': x = 10 my_func(1, 2) print(x) |
- Что, по-вашему, должно произойти?
- Выдаст ли код цифру 10 дважды?
Нет, не выдаст. Причина в том, что мы имеем две переменные х. Переменная х внутри my_func имеет локальную область видимости функции и переопределяет переменную х вне функции. Так что когда мы вызываем функцию my_func, в выдаче мы видим 5, а не 10. Затем, когда функция возвращается, переменная х внутри функции my_func является кучей мусора и область для выдачи х срабатывает еще один раз. По этой причине последний оператор выдачи выдает именно 10. Если вы хотите кое-что поинтереснее, вы можете попытаться вывести х перед тем как назначить его в нашей функции:
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
def my_func(a, b): print(x) x = 5 print(x) if __name__ == '__main__': x = 10 my_func(1, 2) print(x) |
Кода вы запустите этот код, вы получите ошибку:
|
1 |
UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment |
Это происходит потому, что Python замечает, что вы назначаете х в функцию my_func позже, что и приводит к ошибке, так как х еще не определен.
Глобальная область видимости
Python содержит оператор global. Это ключевое слово Python. Оператор global объявляет переменную доступной для блока кода, следующим за оператором. Хотя вы и можете создать наименование, перед тем, как объявить его глобальным, я настоятельно не рекомендую этого делать. Давайте попробуем использовать глобальную область для исправления нашей ошибке из предыдущего примера:
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
def my_func(a, b): global x print(x) x = 5 print(x) if __name__ == '__main__': x = 10 my_func(1, 2) print(x) |
Выдача данного кода должна быть следующей:
|
1 2 3 |
10 5 5 |
Объявляя х как глобальный, мы говорим Python использовать первое объявление х для нашего первого оператора вывода в функции. Далее мы даем х новое значение – а именно 5, и выводим его еще раз, перед тем как выйти из функции. Обратите внимание на то, что х становится глобальной переменной, когда мы доходим до последнего оператора вывода в конце кода, и там х все еще равен 5. Давайте смешаем глобальную и локальную область видимости и поглядим, что из этого получится:
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
def my_func(a, b): global c b, a = a, b d = 'Mike' print(a, b, c, d) a, b, c, d = 1, 2, 'c is global', 4 my_func(1, 2) print(a, b, c, d) |
Здесь мы назначаем с в качестве глобальной переменной. Таким образом, «с» будет выводиться и внутри и снаружи нашей функции. Мы также меняем местами значения переменных а и b в функции, чтобы показать, что мы можем переназначить их внутри функции, не меняя их вне функции. Это показывает, что переменные а и b не являются глобальными. Если вы запустите этот код, вы увидите следующую выдачу:
|
1 2 |
2 1 c is global Mike 1 2 c is global 4 |
Я хочу обратить ваше внимание на то, что не нужно менять глобальные переменные внутри функции. Комьюнити Python объявило такую практику очень нежелательной, так как из-за этого исправление кода становится намного сложнее. Теперь, с пониманием основных принципов локальных и глобальных областей, мы можем перейти к нелокальной области non_local.
Область nonlocal
В Python 3 было добавлено новое ключевое слово под названием nonlocal. С его помощью мы можем добавлять переопределение области во внутреннюю область. Вы можете ознакомиться со всей необходимой на данный счет информацией в PEP 3104. Это наглядно демонстрируется в нескольких примерах. Один из самых простых – это создание функции, которая может увеличиваться:
|
1 2 3 4 5 6 |
def counter(): num = 0 def incrementer(): num += 1 return num return incrementer |
Если вы попробуете запустить этот код, вы получите ошибку UnboundLocalError, так как переменная num ссылается прежде, чем она будет назначена в самой внутренней функции. Давайте добавим nonlocal в наш код:
|
1 2 3 4 5 6 7 |
def counter(): num = 0 def incrementer(): nonlocal num num += 1 return num return incrementer |
Результат работы:
|
1 2 3 4 5 6 |
c = counter() print(c) # <function counter.<locals>.incrementer at 0x7f45caf44048> c() # 1 c() # 2 c() # 3 |
Теперь наша возрастающая функция работает именно так, как мы от нее и ожидаем. Для заметки, тип такой функции называется closure (дословно – закрытие). Такая функция является блоком кода, который «закрывает» переменные nonlocal. Суть в том, что вы можете ссылать переменные, которые определены вне вашей функции. Обычно, nonlocal позволяет вам назначать переменные во внешней области, но не в глобальной. Так что вы не можете использовать nonlocal в функции подсчета, так как в таком случае она попытается передать функцию глобальной области. Попробуйте, и получите ошибку SyntaxError незамедлительно. Вместо этого, вам нужно использовать nonlocal во вложенной функции.
Подведем итоги
В данной статье мы смогли понять то, как переменная ссылается, используя ключевые слова Python global и nonlocal. Мы узнали, где мы можем их использовать и зачем. Мы также узнали кое-что о локальной области видимости. Хорошего дня и продолжайте экспериментировать!
Являюсь администратором нескольких порталов по обучению языков программирования Python, Golang и Kotlin. В составе небольшой команды единомышленников, мы занимаемся популяризацией языков программирования на русскоязычную аудиторию. Большая часть статей была адаптирована нами на русский язык и распространяется бесплатно.
E-mail: vasile.buldumac@ati.utm.md
Образование
Universitatea Tehnică a Moldovei (utm.md)
- 2014 — 2018 Технический Университет Молдовы, ИТ-Инженер. Тема дипломной работы «Автоматизация покупки и продажи криптовалюты используя технический анализ»
- 2018 — 2020 Технический Университет Молдовы, Магистр, Магистерская диссертация «Идентификация человека в киберпространстве по фотографии лица»