Python是一种面向对象的编程语言，其中作用域是控制变量可见性和访问权限的重要概念。作用域决定了在程序中变量在哪里可以被访问，以及在哪里不能被访问。在Python中，有两种作用域：全局作用域和局部作用域。本文将详细介绍这两种作用域。
为什么引入作用域
作用域的引入是为了更好地控制变量的可见性和生命周期。在程序中，变量的作用域决定了它的可见性，即在什么地方可以访问该变量。在Python中，作用域可以分为全局作用域和局部作用域。
全局作用域
全局作用域是在程序的最外层定义的变量。这些变量可以在程序中的任何位置被访问。例如：
x = 10
def print_x():
print(x)
print_x() # 输出 10
在这个例子中，变量x是在全局作用域中定义的。函数print_x可以访问这个变量，并且输出10。
如果我们在函数内部定义一个名为x的变量，那么它将被视为一个新的局部变量，与全局变量x没有任何关系。例如：
x = 10
def print_x():
x = 20
print(x)
print_x() # 输出 20
print(x) # 输出 10
在这个例子中，函数print_x内部定义了一个名为x的新变量，并将其赋值为20。这个新变量的作用域只限于函数内部，而全局变量x的值保持不变。
局部作用域
局部作用域是在函数内部定义的变量。这些变量只能在函数内部被访问。例如：
def print_x():
x = 10
print(x)
print_x() # 输出 10
print(x) # 报错，x未定义
在这个例子中，变量x是在函数内部定义的。因此，它的作用域只限于函数内部。在函数外部访问变量x会导致NameError异常。
如果函数内部定义了一个与全局变量同名的局部变量，那么它将遮盖全局变量。例如：
x = 10
def print_x():
x = 20
print(x)
print_x() # 输出 20
print(x) # 输出 10
在这个例子中，函数内部定义的变量x遮盖了全局变量x。在函数外部访问变量x时，会得到全局变量的值。
global语句
如果我们想在函数内部修改全局变量的值，可以使用global语句。例如：
x = 10
def print_x():
global x
x = 20
print(x)
print_x() # 输出 20
print(x) # 输出 20
在这个例子中，global x语句告诉Python，x是一个全局变量，因此在函数内部修改x的值时，实际上是在修改全局变量x的值。
nonlocal语句
在Python中，函数可以在另一个函数内部定义。如果在内部函数中修改了外部函数中定义的变量，那么可以使用nonlocal语句。例如：
def outer():
x = 10
def inner():
nonlocal x
x = 20
inner()
print(x)
outer() # 输出 20
在这个例子中，内部函数inner修改了外部函数outer中定义的变量x的值。使用nonlocal x语句告诉Python，x是一个非局部变量，因此在内部函数中修改x的值时，实际上是在修改外部函数中定义的变量x的值。
总结
作用域是Python中非常重要的概念。全局作用域和局部作用域分别决定了变量在程序中的可见性和访问权限。在函数内部定义的变量是局部变量，只能在函数内部被访问。在函数外部定义的变量是全局变量，可以在程序的任何地方被访问。如果需要在函数内部修改全局变量的值，可以使用global语句。如果在内部函数中修改了外部函数中定义的变量，可以使用nonlocal语句。理解作用域是Python编程的基础，也是编写高质量Python代码的关键。
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