Python中类和函数范围之间的行为差​​异

Question

您可能知道，变量的范围在 python (What are the rules for local and global variables in Python?) 中是静态确定的。

例如：

a = "global"
def function():
    print(a)
    a = "local"

function()

# UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

同样的规则适用于类，但它似乎默认为全局范围，而不是引发AttributeError：

a = "global"

class C():
    print(a)
    a = "local"

# 'global'

此外，在嵌套函数的情况下，行为是相同的（不使用nonlocal 或global）：

a = "global"

def outer_func():
    a = "outer"
    
    def inner_func():
        print(a)
        a = "local"
 
    inner_func()

outer_func()

# UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

但在嵌套类的情况下，它仍然默认为全局范围，而不是外部范围（同样不使用global 或nonlocal）：

a = "global"

def outer_func():
    a = "outer"
    
    class InnerClass:
        print(a)
        a = "local"

outer_func()

# 'global'

最奇怪的是，当没有a 的声明时，嵌套类默认为外部作用域：

a = "global"

def outer_func():
    a = "outer"
    
    class InnerClass:
        print(a)

outer_func()

# 'outer'

所以我的问题是：

• 为什么函数和类之间存在差异（一个引发异常，另一个默认为全局范围。
• 在嵌套类中，为什么在使用之后定义的变量时，默认范围必须变为全局范围，而不是继续使用外部范围？

Answer 1

官方文档的Section 9.2给出了非常详细的答案。问题的关键是

...另一方面，名称的实际搜索是在运行时动态完成的——然而，语言定义正在向静态名称解析发展，在“编译”时，所以不要依赖动态名称解决！ （其实局部变量已经是静态确定的了。）

当您处于类定义中时，在其执行时刻是最内部的范围，动态名称解析适用。因此，您会看到 a 的全局值的打印输出。

如果名称解析是静态的，如在函数定义中，则名称 a 将被识别为本地名称，即使在 print 语句中也是如此。这就是为什么在分配给它之前不能在函数中打印a。

Section 4.2.2 中提到了类主体作用域的规则：

exec() 和 eval() 的类定义块和参数在名称解析的上下文中是特殊的。类定义是可以使用和定义名称的可执行语句。这些引用遵循名称解析的正常规则，但在全局命名空间中查找未绑定的局部变量除外。

让我们仔细分析最后一句，因为它完全涵盖了您的最后两个示例。首先，在这种情况下，什么是未绑定的局部变量？类体创建一个新的命名空间，就像输入一个函数一样。如果名称绑定在类主体的某处，则它是局部变量。如上所述，这是静态确定的。如果您尝试在首次绑定之前引用该名称，则您有一个未绑定的局部变量。 python 不会像函数调用那样引发错误，而是直接跳转到全局命名空间来执行查找（并且也忽略内置函数）。在所有其他情况下（不是局部变量），正常的 LEGB 查找顺序适用。

这确实有点违反直觉，我认为如果不是完全违反最小意外规则，它也会推动。