Python函數(shù)嵌套-作用域-閉包-LEGB-函數(shù)銷毀

1 函數(shù)嵌套

一個函數(shù)中存在另外一個函數(shù)(定義/調(diào)用)，這種方式我們稱之為函數(shù)嵌套。所以：函數(shù)的嵌套主要分為嵌套調(diào)用，以及嵌套定義。

注意：在函數(shù)的內(nèi)部定義函數(shù)，只能在函數(shù)內(nèi)部進(jìn)行調(diào)用，在其他地方是無法進(jìn)行調(diào)用，強(qiáng)行調(diào)用就會提示NameError異常，所以說函數(shù)是有可見范圍的，這就涉及到了作用域了

2 作用域

一個標(biāo)識符的可見范圍，叫做標(biāo)識符的作用域。一般常說的是變量的作用域。根據(jù)作用的范圍主要分為全局作用域和局部作用域。

全局作用域：在整個程序運(yùn)行環(huán)境中都可見

局部作用域：在函數(shù)、類的內(nèi)部可見，并且使用范圍不能超過所在的局部作用域(比如在函數(shù)內(nèi)部定義了一個變量x，我在全局使用變量x是不行的。)

全局變量x在全局生效，所以內(nèi)部函數(shù)inner是可以打印x的

局部變量y只在inner內(nèi)部生效，所以在全局print(y) 是無法調(diào)用局部變量y的

觀察下面的例子：

代碼是從上到下執(zhí)行的，所欲這樣寫也沒什么毛病，但是這里這個例子是無法執(zhí)行的，為什么呢？

x作為全局變量，在inner內(nèi)部是可見的

在定義函數(shù)的階段，Python的函數(shù)是作為一個整體一起被解釋的。

inner函數(shù)在解釋時，解釋器發(fā)現(xiàn)在inner內(nèi)部對x進(jìn)行了定義(x += 1)，那么它就不會在調(diào)用全局變量x，而是標(biāo)識x是局部定義的變量

而在執(zhí)行x+=1的時候，inner內(nèi)部的x還沒有被定義，所以會提示x在定義前被執(zhí)行了。(x += 1 --> x = x + 1 ,預(yù)先求 x + 1 時提示的)。

如何解決呢？有兩種方法：更換變量名稱、聲明當(dāng)前變量非本地變量(global)

2.1 global關(guān)鍵字

我們通過在函數(shù)內(nèi)部使用global關(guān)鍵字來聲明一個變量不是局部變量，而是一個全局變量。

雖然全局變量x，在全局沒有被定義，但是由于在函數(shù)內(nèi)部使用了global關(guān)鍵字，所以x就變成了全局變量了。使用了global關(guān)鍵字，那么之前的例子就可以進(jìn)行如下修改了

針對global的總結(jié)：

外部作用域變量在內(nèi)部作用域是可見的，但是不要在內(nèi)部函數(shù)中直接使用或者修改，因為函數(shù)的目的就是為了封裝，盡量與外界隔離。

如果函數(shù)需要使用外部全局變量，請盡量使用函數(shù)的形參定義，在調(diào)用時傳遞實參來使用

建議不要使用global。

3 閉包

在很多編程語言中都存在閉包的概念，那什么是閉包呢？閉包其實就是一個概念，出現(xiàn)在嵌套函數(shù)中，指的是：內(nèi)層函數(shù)引用到了外層函數(shù)的自由變量，就形成了閉包

自由變量：未在本地作用域中定義的變量，比如在嵌套函數(shù)的外層定義的變量(非全局變量)，對內(nèi)層來說，這個變量就叫做自由變量。

注意：上面這個例子比較特殊，首先它是一個閉包，在inner函數(shù)內(nèi)引用了外層函數(shù)的自由變量C。因為這里的c是一個引用類型，我們可以直接通過c來操作c中的元素，但是沒辦法對c本身進(jìn)行修改，即c += [1,3]?？此剖橇斜砥唇?，但是它會重新對c進(jìn)行聲明，這就引發(fā)了之前的問題，內(nèi)部函數(shù)inner沒有定義c，所以會報錯！所以當(dāng)c不是引用類型的話，我們就沒辦法修改了嗎？當(dāng)然不是，可以使用global把c聲明為全局變量，但是這就不是閉包了，所以這里就需要使用nonlocal了(python 3 特有)。

疑問？我們都說函數(shù)執(zhí)行完畢后，函數(shù)的內(nèi)部變量將會被回收，這里的outer執(zhí)行完畢后，那么變量c應(yīng)該會被回收啊，為什么還能被內(nèi)層的inner找到呢？這是因為在定義階段，解釋器解釋到inner函數(shù)時，由于函數(shù)是作為一個整體被解析的，所以解釋器知道在inner內(nèi)部引用了外部的變量，所以在執(zhí)行函數(shù)outer時，并不會回收已被內(nèi)部函數(shù)inner引用的自由變量c。

3.1 nonlocal關(guān)鍵字

使用了nonlocal關(guān)鍵字，將變量標(biāo)記為不在本地作用域定義，而在上一級局部作用域中定義，但不能是全局作用域中定義。

nonlocal只能用在嵌套函數(shù)的內(nèi)部

4 默認(rèn)值的作用域

在Python中，一切皆對象，函數(shù)也不列外，當(dāng)我們給函數(shù)定義默認(rèn)值時，Python會把它存放在函數(shù)的屬性中，這個屬性值就伴隨這個函數(shù)對象的整個生命周期。

foo.__defaults__屬性查看函數(shù)的默認(rèn)值屬性

仔細(xì)查看輸出結(jié)果，發(fā)現(xiàn)函數(shù)地址沒有變，也就是說函數(shù)這個對象沒有變，但是我們發(fā)現(xiàn)每次它的__default__屬性都會發(fā)生變化，這是為什么呢？這是因為sed和list的默認(rèn)值都是引用類型，它們引用的都是函數(shù)在定義時定義的默認(rèn)值中。 雖然函數(shù)執(zhí)行完就釋放了內(nèi)存空間，也是由于引用類型，指向默認(rèn)空間的指針沒了，但是已經(jīng)在調(diào)用時改變了默認(rèn)值空間的對象中的元素，所以在下一次再次調(diào)用時此時默認(rèn)值空間的元素已經(jīng)被改變了。所以當(dāng)函數(shù)的默認(rèn)值為引用類型時，這點(diǎn)要特別的注意了

解決辦法：

在定義時使用引用類型時，在函數(shù)內(nèi)部使用前先進(jìn)行copy。

在定義函數(shù)時默認(rèn)使用None值，在函數(shù)內(nèi)判斷如果是None則開辟一個引用類型。

5 變量名解析原則LEGB

變量的解析原則，也可以理解為變量的查找順序：

L(Local): 本地作用域、局部作用域的local命名空間。函數(shù)調(diào)用是創(chuàng)建，調(diào)用結(jié)束消亡

E(Enclosing): Python 2.2時引入嵌套函數(shù)，實現(xiàn)了閉包，這個就是嵌套函數(shù)的外部函數(shù)的命名空間

G(Global): 全局作用域，即一個模塊的命名空間。模塊被import時創(chuàng)建，解釋器退出時消亡

B(Build-in): 內(nèi)置模塊的命名空間，生命周期從Python解釋器啟動時創(chuàng)建到解釋器退出時消亡。例如print函數(shù)、open函數(shù)等。

變量查找的規(guī)則為 L > E > G > B，即：先本地后嵌套再全局最后是內(nèi)置函數(shù)中

6 函數(shù)的銷毀

全局函數(shù)：

重新定義同名函數(shù)

del 語句刪除函數(shù)名稱，函數(shù)對象引用計數(shù)減1

程序結(jié)束時

局部函數(shù)：

重新在上級作用域定義同名函數(shù)

del 語句刪除函數(shù)名稱，函數(shù)對象的引用計數(shù)減1

上級作用域銷毀時