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Python基礎知識：什么是非局部語句？
2016-03-17
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有同學曾在微信中問小編什么是非局部語句（nonlocal statement），本文就是對此的回答，希望沒有發的太晚。

非局部語句是Python 3.x中新引入的特性。官方文檔中的說法是，非局部語句可以讓所列的標識符（identifier）指向最近的嵌套作用域（enclosing scope）中已經綁定過的變量，全局變量除外。

如果沒有非局部語句

一般來說，嵌套函數對于其外層作用域中的變量是有訪問權限的。


>>> def outside():
        msg = "Outside!"

        def inside():
            print(msg)

        inside()
       print(msg)
>>> outside()
Outside!
Outside!

我們在outside函數中聲明了msg變量，并賦值為“Outside!”。然后，在inside函數中打印msg的值。結果證明，inside成功獲得了外層作用域中msg的值。

但是如果我們想給外層作用域中的變量賦值時，是不是按照平常的賦值操作就可以修改它的值呢？


>>> def outside():
        msg = "Outside!"
        def inside():
            msg = "Inside!"
            print(msg)
        inside()
       print(msg)
>>> outside()
Inside! # inside函數打印的msg
Outside! # outside函數打印的msg

在inside函數中，我們想給msg變量賦值為"Inside!"。運行outside時，inside函數中msg的值為"Inside!"，但是在outside函數中卻保留了原先的值！

之所以出現這個情況，是因為在inside函數中，Python實際上并沒有為之前已經創建的msg變量賦值，而是在inside函數的局部作用域（local scope）中創建了一個名叫msg的新變量，但是這樣就和外層作用域（outer scope）中的變量重名了。

這說明，嵌套函數對外層作用域中的變量其實只有只讀訪問權限。如果我們在這個示例中的inside函數的頂部再加一個print(msg)語句，那么就會出現UnboundLocalError: local variable 'msg' referenced before assignment這個錯誤。

非局部語句的引入，就是要盡量減少這種變量名沖突情況的出現，同時也讓嵌套函數更加方便的操作外層函數中的變量。更加詳細的原因，請看參考資料部分的PEP-3104。

使用非局部語句之后

接下來，我們引入nonlocal語句。


>>> def outside():
        msg = "Outside!"
        def inside():
            nonlocal msg
            msg = "Inside!"
            print(msg)
        inside()
       print(msg)
>>> outside()
Inside!
Inside!

現在，我們在inside函數的頂部添加了nonlocal msg語句。這個語句的作用，就是告訴Python解釋器在碰到為msg賦值的語句時，應該向外層作用域的變量賦值，而不是聲明一個重名的新變量。這樣，兩個函數的打印結果就一致了。

nonlocal的用法和global非常類似，只是前者針對的是外層函數作用域的變量，后者針對的則是全局作用域的變量。

什么時候該使用非局部語句

有時候，你可能會疑惑什么時候才應該使用nonlocal。以下面的函數為例：


>>> def outside():
       d = {"outside": 1} 
       def inside():
            d["inside"] = 2
            print(d)
        inside()
       print(d)
>>> outside()
{'inside': 2, 'outside': 1}
{'inside': 2, 'outside': 1}

你可能會想，因為沒有使用nonlocal，inside函數中往字典d中插入的"inside": 2鍵值對（key-value pair）不會體現在outside函數中。你這么想挺合理，但卻是錯的。因為字典插入并不是賦值操作，而是方法調用（method call）。事實上，往字典中插入一個鍵值對相當于調用字典對象中的__setitem__方法。


>>> d = {}
>>> d.__setitem__("inside", 2)
>>> d
{'inside': 2}

所以，這個示例中我們可以不使用nonlocal，就能直接操作外層作用域中的變量。

小結

其實在許多Python程序中，很少用到非局部語句。但是，有了這種語句之后，我們就可以減少不同作用域之間變量名的沖突。非局部語句，也讓我們更加容易地訪問、操作外層作用域中的變量。不過，這在一定程度上也讓語法變得更加復雜。

有關變量、語句等術語的基礎知識，還可以參考《Think Python 2e》的第二章：量、表達式和語句。

參考資料

請點擊閱讀原文，查看相關鏈接。

Simple Statements
PEP-3104
Global-Nonlocal
PyTips 0x04
A Quick Guide to nonlocal in Python 3


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