在Python中編寫（而不是）全局變量

Question

來自動態較少的C ++，我在理解這個Python（2.7）代碼的行為時遇到了一些麻煩。

注意：我知道這是糟糕的編程風格/邪惡，但我想了解它。

vals = [1,2,3]

def f():
    vals[0] = 5
    print 'inside', vals

print 'outside', vals
f()
print 'outside', vals

此代碼運行時沒有錯誤，並且f操縱（看似）全局列表。 這與我之前的理解相反，即必須將函數中要操作（而不僅僅是讀取）的全局變量聲明為全局變量global ...

另一方面，如果我用vals += [5,6]替換vals[0] = 5 ，則執行失敗並帶有UnboundLocalError除非我向f添加global vals UnboundLocalError 。 這也是我在第一種情況下預期會發生的情況。

你能解釋一下這種行為嗎？

為什么我可以在第一種情況下操縱vals ？ 為什么第二種操作失敗而第一種操作失敗？

更新：評論中評論說vals.extend(...)在沒有global情況下工作。 這增加了我的困惑 - 為什么+=與extend調用不同？

Answer 1

只有在嘗試更改變量引用的對象時才需要global 。 因為vals[0] = 5更改實際對象而不是引用，所以不會引發錯誤。 但是，使用vals += [5, 6] ，解釋器會嘗試查找局部變量，因為它無法更改全局變量。

令人困惑的是，使用帶有列表的+=運算符會修改原始列表，如vals[0] = 5 。 而vals += [5, 6]失敗， vals.extend([5, 6])起作用。 我們可以尋求dis.dis的幫助來借給我們一些線索。

>>> def a(): v[0] = 1
>>> def b(): v += [1]
>>> def c(): v.extend([1])
>>> import dis
>>> dis.dis(a)
  1           0 LOAD_CONST               1 (1)
              3 LOAD_GLOBAL              0 (v)
              6 LOAD_CONST               2 (0)
              9 STORE_SUBSCR        
             10 LOAD_CONST               0 (None)
             13 RETURN_VALUE        
>>> dis.dis(b)
  1           0 LOAD_FAST                0 (v)
              3 LOAD_CONST               1 (1)
              6 BUILD_LIST               1
              9 INPLACE_ADD         
             10 STORE_FAST               0 (v)
             13 LOAD_CONST               0 (None)
             16 RETURN_VALUE        
d
>>> dis.dis(c)
  1           0 LOAD_GLOBAL              0 (v)
              3 LOAD_ATTR                1 (extend)
              6 LOAD_CONST               1 (1)
              9 BUILD_LIST               1
             12 CALL_FUNCTION            1
             15 POP_TOP             
             16 LOAD_CONST               0 (None)
             19 RETURN_VALUE

我們可以看到函數a和c使用LOAD_GLOBAL ，而b嘗試使用LOAD_FAST 。 我們現在可以看到為什么使用+=將不起作用 - 解釋器嘗試將v作為局部變量加載，因為它具有就地添加的默認行為。 因為它無法知道v是否是列表，所以它基本上假定該行與v = v + [1] 。

Answer 2

如果要分配給外部作用域中的變量，則需要global 。 如果不使用global ，Python在執行賦值時會將vals視為局部變量。

+=是賦值（一個增量賦值 ）和vals += [5, 6]是相當於讀取vals ，然后追加[5, 6]到該值和所得到的列表分配回原始vals 。 因為vals += [5,6]沒有global語句，所以Python會看到賦值並將vals視為本地。 您沒有創建一個名為vals的局部變量，但是您嘗試將其附加到UnboundLocalError 。

但是對於閱讀來說，沒有必要使用global 。 該變量將首先在本地查找，如果在本地范圍內找不到，則在外部范圍內查找，依此類推。 由於您正在處理引用類型，因此在執行讀取時會返回引用。 您可以通過該引用更改對象的內容。

這就是.extend()工作原理（因為它在引用上調用並作用於對象本身），而vals += [5, 6]失敗（因為vals既不是局部的也不是標記為global ）。

這是一個嘗試的修改示例（使用本地vals清除UnboundLocalError ）：

vals = [1, 2, 3]

def f():
    vals = []
    vals += [5,6]
    print 'inside', vals

print 'outside', vals
f()
print 'outside', vals

Answer 3

只要您不更改對象引用，Python就會保留全局對象。 相比

In [114]: vals = [1,2,3]

In [116]: id(vals)
Out[116]: 144255596

In [118]: def func():
    vals[0] = 5
    return id(vals)
   .....: 

In [119]: func()
Out[119]: 144255596

In [120]: def func_update():
    vals = vals
    return id(vals)
   .....: 

In [121]: func_update()
---------------------------------------------------------------------------
UnboundLocalError                         Traceback (most recent call last)
/homes/markg/<ipython-input-121-f1149c600a85> in <module>()
----> 1 func_update()

/homes/markg/<ipython-input-120-257ba6ff792a> in func_update()
      1 def func_update():
----> 2     vals = vals
      3     return id(vals)

UnboundLocalError: local variable 'vals' referenced before assignment

你嘗試賦值的那一刻，Python認為vals是局部變量 - 而且（oops）它不存在！