Question

在示例 7-4 中，我们定义并测试了一个函数，它读取两个变量的值：一个是局部变量 a，是函数的参数；另一个是变量 b，这个函数没有定义它。

示例 7-4　一个函数，读取一个局部变量和一个全局变量

>>> def f1(a):
...   print(a)
...   print(b)
...
>>> f1(3)
3
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<stdin>", line 3, in f1
NameError: global name 'b' is not defined

出现错误并不奇怪。3 在示例 7-4 中，如果先给全局变量 b 赋值，然后再调用 f1，那就不会出错：

3在 Python 3.5 中，错误信息是 NameError: name 'b' is not defined，删除了 global。——编者注

>>> b = 6
>>> f1(3)
3
6

下面看一个可能会让你吃惊的示例。

看一下示例 7-5 中的 f2 函数。前两行代码与示例 7-4 中的 f1 一样，然后为 b 赋值，再打印它的值。可是，在赋值之前，第二个 print 失败了。

示例 7-5　b 是局部变量，因为在函数的定义体中给它赋值了

>>> b = 6
>>> def f2(a):
...   print(a)
...   print(b)
...   b = 9
...
>>> f2(3)
3
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<stdin>", line 3, in f2
UnboundLocalError: local variable 'b' referenced before assignment

注意，首先输出了 3，这表明 print(a) 语句执行了。但是第二个语句 print(b) 执行不了。一开始我很吃惊，我觉得会打印 6，因为有个全局变量 b，而且是在 print(b) 之后为局部变量 b 赋值的。

可事实是，Python 编译函数的定义体时，它判断 b 是局部变量，因为在函数中给它赋值了。生成的字节码证实了这种判断，Python 会尝试从本地环境获取 b。后面调用 f2(3) 时， f2 的定义体会获取并打印局部变量 a 的值，但是尝试获取局部变量 b 的值时，发现 b 没有绑定值。

这不是缺陷，而是设计选择：Python 不要求声明变量，但是假定在函数定义体中赋值的变量是局部变量。这比 JavaScript 的行为好多了，JavaScript 也不要求声明变量，但是如果忘记把变量声明为局部变量（使用 var），可能会在不知情的情况下获取全局变量。

如果在函数中赋值时想让解释器把 b 当成全局变量，要使用 global 声明：

>>> b = 6
>>> def f3(a):
...   global b
...   print(a)
...   print(b)
...   b = 9
...

>>> f3(3)
3
6
>>> b
9

>>> f3(3)
3
9
>>> b = 30
>>> b
30
>>>

了解 Python 的变量作用域之后，下一节可以讨论闭包了。如果好奇示例 7-4 和示例 7-5 中的两个函数生成的字节码有什么区别，请阅读下述附注栏。

比较字节码

dis 模块为反汇编 Python 函数字节码提供了简单的方式。示例 7-6 和 7-7 中分别是示例 7-4 中 f1 和示例 7-5 中 f2 的字节码。

示例 7-6　反汇编示例 7-4 中的 f1 函数

>>> from dis import dis
>>> dis(f1)
 2       0 LOAD_GLOBAL        0 (print)  ➊
       3 LOAD_FAST        0 (a)  ➋
       6 CALL_FUNCTION      1 (1 positional, 0 keyword pair)
       9 POP_TOP

 3      10 LOAD_GLOBAL        0 (print)
      13 LOAD_GLOBAL        1 (b)  ➌
      16 CALL_FUNCTION      1 (1 positional, 0 keyword pair)
      19 POP_TOP
      20 LOAD_CONST         0 (None)
      23 RETURN_VALUE

❶ 加载全局名称 print。

❷ 加载本地名称 a。

❸ 加载全局名称 b。

请比较示例 7-6 中 f1 的字节码和示例 7-7 中 f2 的字节码。

示例 7-7　反汇编示例 7-5 中的 f2 函数

>>> dis(f2)
 2      0 LOAD_GLOBAL       0 (print)
        3 LOAD_FAST         0 (a)
        6 CALL_FUNCTION       1 (1 positional, 0 keyword pair)
        9 POP_TOP

 3       10 LOAD_GLOBAL       0 (print)
       13 LOAD_FAST         1 (b)  ➊
       16 CALL_FUNCTION       1 (1 positional, 0 keyword pair)
       19 POP_TOP

 4       20 LOAD_CONST        1 (9)
       23 STORE_FAST        1 (b)
       26 LOAD_CONST        0 (None)
       29 RETURN_VALUE

➊ 加载本地名称 b。这表明，编译器把 b 视作局部变量，即使在后面才为 b 赋值，因为变量的种类（是不是局部变量）不能改变函数的定义体。

运行字节码的 CPython VM 是栈机器，因此 LOAD 和 POP 操作引用的是栈。深入说明 Python 操作码不在本书范畴之内，不过 dis 模块的文档对其做了说明。