Python 新手常犯错误(第二部分)

在之前几个月里,我教一些不了解Python的孩子来慢慢熟悉这门语言。渐渐地,我发现了一些几乎所有Python初学者都会犯的错误,所以我决定跟来跟大家分享我的建议。这个系列的每个部分都会关注不同的常见错误,描述如何产生这种错误的,并且提供解决的方法。本文是第二部分。

作用域

在这篇文章里,我们来关注作用域在Python被误用的地方。通常,当我们定义了一个全局变量(好吧,我这样说是因为讲解的需要——全局变量是不好的),我们用一个函数访问它们是能被Python理解的:

bar = 42
def foo():
    print bar

在这里,我们在foo函数里使用了全局变量bar,然后它也如预想的能够正常运行:

>>> foo()
42

这样做很酷。通常,我们在使用了这个特性之后就想在所有的代码里用上它。如果像以下的例子中使用的话还是能够正常运行的:

bar = [42]
def foo():
    bar.append(0)
foo()

>>> print bar
[42, 0]

但是,如果我们把bar变一下呢:

>>> bar = 42
... def foo():
...     bar = 0
... foo()
... print bar
42

我们可以看到foo函数运行的好好的并且没有抛出异常,但是当我们打印bar的值的时候会发现它的值仍然是42。造成这种情况的原因就是 bar=0 这行代码,它没有改变全局变量bar的值,而是创建了一个名字也叫bar的局部变量并且它的值为0。这是个很难发现的bug,这会让没有真正理解Python作用域的新手非常痛苦。为了理解Python是如何处理局部变量和全局变量的,我们来看一种更少见的,但是可能会更让人困惑的错误,我们在打印bar的值后定义一个叫bar这个局部变量:

bar = 42
def foo():
    print bar
    bar = 0

这样写应该是不会出错的,不是吗?我们在打印了值之后定义了相同名称的变量,所以这应该是不会影响的(Python毕竟是一种解释型语言),真的是这样吗?

 

出错了

这怎么可能呢?好吧,这里有两处错误。第一点就是关于Python的,作为一种解释型语言(非常酷,我们都同意这一点),是一行一行地执行的。而事实上,Python是一个声明一个声明执行的。为了让你对我想表达的意思有点感觉,赶紧打开你最爱的shell,然后输入以下代码:

def foo():

按回车键。正如你看到的,shell里面并没有打出任何输出而是等着让你继续函数的定义。Shell里会一直这样直到你停止定义函数。这是因为定义函数是一个声明。好吧,这是一个混合的声明,里面包含了一些其他的声明,但它仍然是一个声明。直到函数被调用,不然这个函数里的内容是不会执行的。真正执行的是一个function类型的对象被创建出来了。

这引导我们来关注第二点。再强调一下,Python的动态性和解释型的特性让我们相信当 print bar 这行被执行的时候,Python会在首先在局部作用域里寻找叫bar的变量然后再去寻找全局作用域里的。但实际上发生的是局部作用域不是完全动态的。当def 这个声明执行的时候,Python会静态地从这个函数的局部作用域里获取信息。当来到 bar=0 这行的时候(不是执行到这行代码,而是当Python解释器读到这行代码的时候),它会把’bar’这个变量加入到foo函数的局部变量列表里。当foo函数执行并且Python准备执行print bar这行的时候,它就会在局部的作用域里寻找这个变量,由于这个过程是静态的,Python知道这个变量还没有被赋值,这个变量没有值,所以抛出了异常。

你可能会问:为什么不能在声明函数的时候抛出这个异常呢?Python可以知道预先知道bar这个变量在赋值前被引用了。这个问题的答案就是Python无法知道这个局部变量bar是否被赋值了。看看下面的例子:

bar = 42
def foo(baz):
    if baz > 0:
        print bar
    bar = 0

Python在动态和静态之间玩了一个微妙的游戏。它唯一知道的事情就是bar是被赋值了,但它不知道在赋值前被引用这个异常是否存在直到它真的发生。好吧,老实说,它根本就不知道这个变量是否被赋值!

 

bar = 42
def foo():
    print bar
    if False:
        bar = 0

>>> foo()
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#17>", line 1, in <module>
    foo()
  File "<pyshell#16>", line 3, in foo
    print bar
UnboundLocalError: local variable 'bar' referenced before assignment

看到上面的代码里面,虽然我们作为一种智能生物能够很清楚的知道不会给bar赋值。Python无视了那个事实而是仍然声明了bar这个局部变量。

关于这个问题我已经说了够长了。我们需要的是解决方案,我会在这里给出两个解决方法。

>>> bar = 42
... def foo():
...     global bar
...     print bar
...     bar = 0
... 
... foo()
42
>>> bar
0

第一就是使用global关键字。这是不言自明的。这会让Python知道bar是一个全局变量而不是局部变量。

第二个方法,也是更推荐使用的,就是不要使用全局变量。在我的大量Python开发工作中从来没有用到global这个关键字。能知道怎么用它就行了,但最终还是要尽量避免使用它。如果你想保存在代码里至始至终用到的值的时候,把它定义为一个类的属性。用这种方法的话就完全不需要用global了,当你要用这个值的时候,通过类的属性来访问就可以了:

>>> class Baz(object):
...     bar = 42
... 
... def foo():
...     print Baz.bar  # global
...     bar = 0  # local
...     Baz.bar = 8  # global
...     print bar
... 
... foo()
... print Baz.bar
42
0
8

Python 新手常犯错误(第一部分)



关于作者: 贱圣OMG@fwg1989

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11 条评论

  1. 千年湖之心 说道:

    文章分析错误分析得很详细,感觉作者可以把最容易出错的地方和一些优化的代码整理出一个详细的新手参考贴

    Thumb up 8 Thumb down 4

  2. junwen38 说道:

    平时很少用全局变量,还真没注意到这个问题。

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  3. keetron 说道:

    我发现python3又有些不一样了= =

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  4. jerry 说道:

    Cool, 补充了我对global的不足!

    Thumb up 0 Thumb down 0

  5. msccreater 说道:

    翻译的很不错呢,解释了困惑python新手N久的问题,如果有机会,我也希望参加翻译工程

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  6. Aniki 说道:

    so cool,学习了!

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