Python 變量範圍：初學者全方位指南

你好，有抱負的 Pythonista！? 你準備好要深入 Python 變量範圍的迷人世界了嗎？如果這聽起來令人生畏，別擔心；在這個教程結束時，你將成為掌握範圍的大師！讓我們一起踏上這個激動人心的旅程。

Python - Variables Scope

Python 中變量的範圍類型

在我們深入細節之前，先來了解在 Python 中“範圍”意味著什麼。想像你在一個大房子裡，有不同的房間。每個房間都有自己的規則和物品。在 Python 中，這些房間就像不同的範圍，而物品就是我們的變量。

Python 有三種主要的變量範圍：

局部範圍
全局範圍
非局部範圍

讓我們詳細探索每一個。

局部變量

局部變量就像你房間裡的個人物品。它們只能在特定的函數或代碼塊內訪問。

def greet_user():
name = "Alice"  # 這是一個局部變量
print(f"Hello, {name}!")

greet_user()  # 輸出：Hello, Alice!
print(name)  # 這將引發一個 NameError

在這個例子中，name 是 greet_user() 函數內的局部變量。它就像 Alice 的名牌，只存在於函數的房間內。當我們試圖在函數外部訪問它時，Python 會說：“對不起，我在這外面不認識任何 'name'！”

全局變量

全局變量就像冰箱上貼的房子規則——它們可以在程序中的任何地方訪問。

house_name = "Python Palace"  # 這是一個全局變量

def welcome_message():
print(f"Welcome to {house_name}!")

welcome_message()  # 輸出：Welcome to Python Palace!
print(house_name)  # 輸出：Python Palace

在這裡，house_name是我們的全局變量。它就像我們房子的名字，每個人都能看到並使用，無論他們是在廚房、客廳還是程序中的任何函數。

但是如果我們想在函數內修改全局變量呢？這就是 global 關鍵字派上用場的地方：

counter = 0  # 全局變量

def increment_counter():
global counter
counter += 1
print(f"Counter is now: {counter}")

increment_counter()  # 輸出：Counter is now: 1
increment_counter()  # 輸出：Counter is now: 2

通過使用 global counter，我們告訴 Python：“嘿，我想使用房子的計數器，不是在這個房間創建一個新的！”

非局部變量

現在，想像你在大臥室內的客房裡。你可以訪問客房內的東西（局部範圍）和一部分大臥室的東西（非局部範圍），但不是整個房子的東西（全局範圍）。

def outer_function():
x = "outer"

def inner_function():
nonlocal x
x = "inner"
print("Inner:", x)

inner_function()
print("Outer:", x)

outer_function()
# 輸出：
# Inner: inner
# Outer: inner

在這個嵌套函數場景中，nonlocal x 讓內部函數可以修改外部（包圍）函數中的變量。

Python 變量的命名空間和範圍

將命名空間想像成一個大字典，Python 在這裡保存所有的變量。每個範圍都有自己的命名空間。

x = 10  # 全局命名空間

def outer():
y = 20  # outer() 命名空間

def inner():
z = 30  # inner() 命名空間
print(x, y, z)

inner()

outer()  # 輸出：10 20 30

這個例子展示了 Python 如何在不同命名空間中查找變量，從最內部的範圍向外查找。

Python globals() 函數

globals() 函數就像一面神奇的鏡子，顯示你程序中所有的全局變量。

x = 10
y = "hello"

print(globals())
# 輸出：{..., 'x': 10, 'y': 'hello', ...}

它返回一個包含所有全局變量的字典。這對於調試非常有幫助！

Python locals() 函數

類似地，locals() 顯示你當前範圍內的所有局部變量。

def show_locals():
a = 5
b = "world"
print(locals())

show_locals()
# 輸出：{'a': 5, 'b': 'world'}

這個函數非常適合窺視你當前“房間”中可用的變量。

Python 中的命名空間衝突

有時候，不同範圍中的變量可能會有相同的名字，導致命名空間衝突。Python 使用 LEGB 法則解決這個問題：Local, Enclosing, Global, Built-in。

x = "global"

def outer():
x = "outer"

def inner():
x = "inner"
print("Inner x:", x)

inner()
print("Outer x:", x)

outer()
print("Global x:", x)

# 輸出：
# Inner x: inner
# Outer x: outer
# Global x: global

在這個例子中，每個範圍都有自己的 x，Python 使用最接近調用它的那個。

以下是我們討論過的關鍵函數的總結表：

函數	描述	示例
`globals()`	返回一個包含全局變量的字典	`print(globals())`
`locals()`	返回一個包含局部變量的字典	`print(locals())`
`global`	在函數內聲明一個全局變量	`global x`
`nonlocal`	在嵌套函數內聲明一個非局部變量	`nonlocal y`

記住，理解變量範圍就像學習新房子的佈局。一開始可能會感到困惑，但經過練習，你將能夠像專業人士一樣導航這些“房間”！繼續編碼，繼續探索，並且不要猶豫去實驗。畢竟，學習 Python 的最佳方式就是動手去做。快樂編碼！?✨

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