Python 为什么引入这两个关键词
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作者：巩庆奎
啥是 global 和 nonlocal
Python 支持的关键词里，global 和 nonlocal 初学者接触的少，不知道是做什么用的；一些人虽然知道它们的作用，但对为什么要引入这两个关键词则有些不知其所以然。
粗浅地说，global 和 nonlocal 是为了在函数中修改全局和闭包变量而引入的关键字。
本文用代码一点点分析引入 global 和 nonlocal 的原因。
一个奇怪的现象
下面，让我们做一个测试。
g =1def fun():g = 2return gprint(fun(),g)
一般地，我们认为结果应该为 2,2。这一点学过其他语言如 Java、c 的同学尤其认同。
但让我们跑起来，可以看到结果为 2,1。也就是说，函数没有改变全局变量 g。
这很奇怪，究其原因是因为：
•Python 认为所有 = 赋值都是在当前作用域新建变量。• 当我们在程序中 g = 1 时，表示当前全局作用域建立 g，赋值 1。• 当我们在函数中 g = 2 时，表示当前局部作用域建立 g，赋值 2。
使用 dis.dis(fun) 分析 fun 函数源代码：
16 0 LOAD_CONST 1 (2)2 STORE_FAST 0 (g)17 4 LOAD_FAST 0 (g)6 RETURN_VALUE
可见，第 2 条指令 STORE_FAST，这是存储到局部变量的命令。
所以，函数中实际操作的是局部变量。
还有更甚的例子如下，大家猜测下执行结果。
g =1def fun():g += 1return gprint(fun(),g)
根据上文，我们知道函数不会改变全局变量 g，那么结果应该是 2,1，这次总算对了吧？
很抱歉，当执行到 g += 1 时，系统报错：UnboundLocalError: local variable 'g' referenced before assignment。
仔细观察错误，local variable 'g'，这里的 g 仍然被视为局部变量：没有定义（=赋值），就直接 inplace add，当然要报错。
也就是说，所有在局部作用域中对全局变量的赋值、原位赋值都会失败。唯有如下函数给我们带来一丝安慰。
g =1def fun():return gprint(fun(),g)
结果 1,1，总算还有个正常的：在局部作用域中引用全局作用域变量正常。
那当我必须修改全局变量时，该怎么办呢？
global 的引入和分析
这就是 global 引入的理由了，将全局变量扩展到函数中来，使函数可以修改全局变量。
g =1def fun():global gg = 2return gprint(fun(),g)
结果为 2,2，函数修改了全局变量。我们来看 dis.dis(fun) 的反汇编代码。
37 0 LOAD_CONST 1 (2)2 STORE_GLOBAL 0 (g)38 4 LOAD_GLOBAL 0 (g)6 RETURN_VALUE
第 2 条指令，STORE_GLOBAL 是将常量 2 赋值给全局变量 g，异于上例中的 STORE_FAST指令对局部变量操作。
故此，我们得出结论：当在函数中读取全局变量时，可以直接使用。但如果需要修改全局变量值，则需要在变量前加上 global 来修饰。
nonlocal 的引入
同样地，当我们书写嵌套函数，需要对闭包中的变量进行修改操作时，我们也需要引入 nonlocal 关键字。
如下函数中，我们定义了闭包，闭包中的变量 e，试图在内嵌函数中进行修改，但没有使用 nonlocal 关键字声明 e。
def outer():e = 1def inner():e = 2return ereturn inner
参照上例，我们知道这种修改是徒劳的——因为看反汇编代码 dis.dis(outer()) 可知：
63 0 LOAD_CONST 1 (2)2 STORE_FAST 0 (e)64 4 LOAD_FAST 0 (e)6 RETURN_VALUE
第 2 条指令 STORE_FAST，操作局部变量，也就是说 inner 里的 e，仍然被视为局部变量。
雷同于上例的 global，这里使用 nonlocal 来在内嵌函数 inner 中修改闭包变量 e。
def outer():e = 1def inner():nonlocal ee = 2return ereturn inner
查看此时的反汇编代码 dis.dis(outer()) 可知：
78 0 LOAD_CONST 1 (2)2 STORE_DEREF 0 (e)79 4 LOAD_DEREF 0 (e)6 RETURN_VALUE
第 2 条指令 STORE_DEREF，操作的是闭包变量，也就是说 inner 里的 e，是可以修改的闭包中的 e。
总结
本文通过分析函数对全局变量和闭包变量的读、写操作，借助于反汇编字节码分析，认清了 global 和 nonlocal 关键字的用法，对其引入和作用有了较为深刻认识。
作者：巩庆奎，大奎，对计算机、电子信息工程感兴趣。gongqingkui at 126.com
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