Python，列表和字符串变量的范围实际上不同吗？

Question

我正在学习 Python 3 中的作用域，这个例子让我很困惑。比较函数内部调用时列表变量和字符串变量的行为：

foo1 = []
foo2 = ''
def f():
    foo1.append(3)
    global foo2
    foo2 += 'c'
    print('foo1-in-f:',foo1)
    print('foo2-in-f:',foo2)

print('foo1-before:',foo1)
print('foo2-before:',foo2)
f()
print('foo1-after:',foo1)
print('foo2-after:',foo2)

正如预期的那样，输出是：

foo1-before: []
foo2-before:
foo1-in-f: [3]
foo2-in-f: c
foo1-after: [3]
foo2-after: c

我很困惑为什么 string 必须声明为全局，就像在global foo2 行中一样，但 list 是 未声明为全局，因为在global foo1 中没有行。

我运行代码时省略了global foo2 行，不出所料地得到了UnboundedLocalError: local variable 'foo2' referenced before assignment。但是，为什么foo1 没有出现此错误？

感谢任何见解。我想确保我理解它是如何工作的。

Answer 1

在 Python 函数中，所有变量引用假定为全局，除非在本地命名。所有新对象在本地范围内创建，并且限制将对象转移或修改到另一个范围。

你可以这样做：

a=1
def f(): return a+1      # unnamed integer object created and returned

>>> f()
2

您可以修改全局可变变量的内容，因为这不会将本地命名的对象分配给全局范围：

ls=['string']
def f():
    ls.append('another')  # unnamed string object created and added to ls
    ls[0]+='_modified'    # ls[0] read, new object created with +=, 
                          # new object added to ls[0]   

>>> f()
>>> ls
['string_modified', 'another']

但使用 ls+=[something] 会出错，因为赋值 += 被视为 ls 在范围内是本地的，然后重新分配到全局范围：

ls=[]
def f():
    ls+=['new entry'] # UnboundLocalError

您看到的问题不一定是修改全局变量。它是将函数在本地使用的名称重新分配给全局范围。

Python 网站上有一个FAQ on this issue。

Eli Bendersky 的博客上有一个expanded FAQ。

Answer 2

您需要了解变量作用域在 Python 中是如何工作的。 Python 不要求您声明变量，但假定在函数体中分配的变量是局部变量。您可以在生成的字节码中看到编译器反映了这一点：

foo1 = []
foo2 = ''
def f():
    foo1.append(3)
    foo2 += 'c'

from dis import dis
dis(f)

  4           0 LOAD_GLOBAL              0 (foo1)
              2 LOAD_METHOD              1 (append)
              4 LOAD_CONST               1 (3)
              6 CALL_METHOD              1
              8 POP_TOP

  5          10 LOAD_FAST                0 (foo2)
             12 LOAD_CONST               2 ('c')
             14 INPLACE_ADD
             16 STORE_FAST               0 (foo2)
             18 LOAD_CONST               0 (None)
             20 RETURN_VALUE

foo1 是从全局上下文中加载的，因为foo1.append(3) 是项分配操作 - 它修改了实际引用。 AFAIK Python 字符串是不可变的，这意味着您需要在进行赋值之前复制值，这就是您在函数内部所做的事情，因为foo2 += 'c' 实际上会创建一个新字符串。尝试运行foo1 += [3]，您将得到与foo1 相同的UnboundLocalError。

foo1.append(3) 是项赋值操作，等效于foo1[len(foo1):] = [3]。由于上述原因，Python 字符串无法进行这种操作 - 尝试运行foo2[:] = 'c'，您将收到错误'str' object does not support item assignment。

现在，global 关键字基本上告诉解释器将foo2 视为全局变量，尽管在函数内进行了赋值。