有點複雜的 Python Scope

Python  的變數 scope 和 Java 的 scope 還蠻不一樣的，要特別注意。

函式的傳入參數只存在於 local scope（也可以叫做 function scope），有別於 global scope。

在函式內指定的變數為 local scope，在函式外指定的變數為 global scope，這裡的指定就是 =。

global_var = 'Neil'
def aFunction(local_var):
    another_local_var = 'Egg'
    print(global_var) # Neil
    print(local_var) # Emma
    print(another_local_var) # Egg
print(global_var) # Neil
aFunction('Emma')
print(local_var) # NameError: name 'local_var' is not defined
print(another_local_var) # NameError: name 'another_local_var' is not defined

local scope 變數在函式結束後就消失了，不能再呼叫。

在函式裡（local scope）可以使用 global scope 變數，但不能對 global scope 變數改值（使用 = ），除非使用 global 語句。

global_var = 'Neil'
def aFunction():
    print(global_var) # Neil
    global_var = 'Egg' # UnboundLocalError: local variable 'global_var' referenced before assignment
aFunction()

在函式裡直接修改 global scope 變數的值會報錯，這個錯誤（UnboundLocalError: local variable 'global_var' referenced before assignment）很奇怪，呆會再解釋。

global_var = 'Neil'
def aFunction():
    global global_var
    print(global_var) # Neil
    global_var = 'Egg' # 沒報錯了
    print(global_var) # Egg
aFunction()

在函式裡先用 global 語句標注 global scope 變數，之後就可以在函式裡修改 global scope 變數的值。

接下來回頭解釋沒有使用 global 語句的那個奇怪訊息（UnboundLocalError: local variable 'global_var' referenced before assignment）。

先看一段類似的程式，沒有用 global 語句，也沒有先呼叫 global scope 變數，而是先修改 global scope 變數的值再印出來，這次就沒有報錯，奇怪吧？

global_var = 'Neil'
def aFunction():
    global_var = 'Egg'
    print(global_var) # Egg
aFunction()

了解原因後就不會覺得太奇怪。

首先，Python 允許 local scope 裡使用與 global scope「同名」的變數，這就解釋前一個範例為什麼不會報錯，因為函式裡的 global_var 根本就一個 local scope 變數，和函式外的 global_var 一點關係也沒有。

雖然說 Python 允許 local scope 裡使用與 global scope「同名」的變數，但不建議這麼做，因為這樣只會找自己麻煩。

再來就是 Python 有一個非常奇怪的行為，至少對一個 Java PG 來說是很不習慣的，那就是函式裡的任何變數指定，只要該變數沒有使用 global 語句，一律視為 local scope 變數，不管它出現的位置為何。

最後一句話最重要，Python 在一個函式裡會先去掃出所有的變數指定，先確認它是 local scope 或 global scope，然後才開始執行函式內容。

global_var = 'Neil'
def aFunction():
    print(global_var) # Neil
    global_var = 'Egg' # UnboundLocalError: local variable 'global_var' referenced before assignment
aFunction()

以上面函式為例，Python 先找到 global_var = 'Egg'，然後沒看到 global global_var，所以認定 global_var 是 local scope 變數，最後在執行函式內容時，於第一行遇到 print(global_var) 就會報錯說：等等，你不可以在指定變數前就呼叫它。

這就是那個奇怪的錯誤訊息在說的事，UnboundLocalError: local variable 'global_var' referenced before assignment，不可以在指定變數前就呼叫它。

因此如果要在函式裡使用 global scope 變數，那就在函式一開始的地方就使用 global 語句。

另外也不能使用不同 local scope 間的變數，例如在 A 函式裡呼叫了 B 函式，在 B 函式裡不能使用 A 函式的 local scope 變數，也就是 A 函式不會變成 B  函式的 global 環境，global 永遠只有一個，就是主程式所在的位置。

以下列出幾點識別變數 scope 的準則：

• 在函式外指定的變數，為 global scope
• 在函式內使用 global 語句的變數，為 global scope
• 在函式內指定但沒有使用 global 語句的變數，為 local scope
• 在函式內呼叫但沒有指定的變數，為 global scope

可以再簡化成：在函式內使用 global scope 變數時，global 語句只有在修改（重新指定）才需要，只有呼叫時不需要。

一個變數的 scope 只會屬於一種，local 或 global，不會同時兼具兩種 scope，不能在函式先把變數當成 global scope，事後又想轉成 local scope，或者想把 local scope 變數再透過 global 語句轉成 global scope 變數。

最後，有一條簡單的原則可以避免這個複雜的 scope 邏輯，就是「不要在函式裡直接呼叫 global scope 變數，改以參數的方式傳入，若有需要，再用 return 的方式回傳」。

這就是 Utility Function  的設計概念，Python 的內建函式都是這麼做的。
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