Python變量作用域、LEGB、閉包 · 一個碼農的摸魚之路

## 問題來源　　最近看到了一個python程序題，就三行代碼，卻思考了很久才考慮明白，決定分享一下。 ~~~ def num(): return [lambda x:i*x for i in range(4)] print([m(2) for m in num()]) ~~~ 預計結果為：0, 2, 4, 6 實際輸出為：6, 6, 6, 6 ## 思路分析其實把上面的代碼拆分一下，等價于下面的代碼 ~~~ def func(): fun_lambda_list = [] for i in range(4): def lamb(x): return x*i fun_lambda_list.append(lamb) return fun_lambda_list ~~~ 我們再把上面的代碼加兩行print輸出，讓結果看的更加明顯： PS:**locals()**?函數會以字典類型返回當前位置的全部局部變量。 ~~~ def func(): fun_lambda_list = [] for i in range(4): def lamb(x): print('Lambda函數中 i {} 命名空間為：{}:'.format(i, locals())) return x*i fun_lambda_list.append(lamb) print('外層函數 I 為：{} 命名空間為:{}'.format(i, locals())) return fun_lambda_list fl = func() fl[0](1) fl[1](1) fl[2](1) fl[3](1) ~~~ 我們會發現，打印的結果為： ~~~ 外層函數 I 為：0 命名空間為:{'lambda_': <function func.<locals>.lambda_ at 0x00000116B6837488>, 'fun_lambda_list': [<function func.<locals>.lambda_ at 0x00000116B6837488>], 'i': 0} 外層函數 I 為：1 命名空間為:{'lambda_': <function func.<locals>.lambda_ at 0x00000116B6837510>, 'fun_lambda_list': [<function func.<locals>.lambda_ at 0x00000116B6837488>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x00000116B6837510>], 'i': 1} 外層函數 I 為：2 命名空間為:{'lambda_': <function func.<locals>.lambda_ at 0x00000116B6837598>, 'fun_lambda_list': [<function func.<locals>.lambda_ at 0x00000116B6837488>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x00000116B6837510>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x00000116B6837598>], 'i': 2} 外層函數 I 為：3 命名空間為:{'lambda_': <function func.<locals>.lambda_ at 0x00000116B6837620>, 'fun_lambda_list': [<function func.<locals>.lambda_ at 0x00000116B6837488>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x00000116B6837510>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x00000116B6837598>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x00000116B6837620>], 'i': 3} Lambda函數中 i 3 命名空間為：{'x': 1, 'i': 3}: Lambda函數中 i 3 命名空間為：{'x': 1, 'i': 3}: Lambda函數中 i 3 命名空間為：{'x': 1, 'i': 3}: Lambda函數中 i 3 命名空間為：{'x': 1, 'i': 3}: ~~~ 　　可以發現：四次循環中外層函數命名空間中的**?i?從****?0-->1-->2-->3?最后固定為****3**，而在此過程中內嵌函數lamb函數中因為沒有定義?i?所以只有lamb函數動態運行時，在自己命名空間中找不到?i?才去外層函數復制?i = 3?過來，結果就是所有lamb函數的?i?都為 3，導致得不到預計輸出結果：0，2，4，6 只能得到?6，6，6，6。 ## 解決辦法變閉包作用域為局部作用域 ``` def func(): fun_lambda_list = [] for i in range(4): def lambda_(x,i=i): print('Lambda函數中 i {} 命名空間為：{}:'.format(i, locals())) return x*i fun_lambda_list.append(lambda_) print('外層函數 I 為：{} 命名空間為:{}'.format(i, locals())) return fun_lambda_list fl = func() fl[0](1) fl[1](1) fl[2](1) fl[3](1) ``` ``` 外層函數 I 為：0 命名空間為:{'lambda_': <function func.<locals>.lambda_ at 0x0000021F12227488>, 'i': 0, 'fun_lambda_list': [<function func.<locals>.lambda_ at 0x0000021F12227488>]} 外層函數 I 為：1 命名空間為:{'lambda_': <function func.<locals>.lambda_ at 0x0000021F12227510>, 'i': 1, 'fun_lambda_list': [<function func.<locals>.lambda_ at 0x0000021F12227488>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x0000021F12227510>]} 外層函數 I 為：2 命名空間為:{'lambda_': <function func.<locals>.lambda_ at 0x0000021F12227598>, 'i': 2, 'fun_lambda_list': [<function func.<locals>.lambda_ at 0x0000021F12227488>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x0000021F12227510>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x0000021F12227598>]} 外層函數 I 為：3 命名空間為:{'lambda_': <function func.<locals>.lambda_ at 0x0000021F12227620>, 'i': 3, 'fun_lambda_list': [<function func.<locals>.lambda_ at 0x0000021F12227488>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x0000021F12227510>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x0000021F12227598>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x0000021F12227620>]} Lambda函數中 i 0 命名空間為：{'i': 0, 'x': 1}: Lambda函數中 i 1 命名空間為：{'i': 1, 'x': 1}: Lambda函數中 i 2 命名空間為：{'i': 2, 'x': 1}: Lambda函數中 i 3 命名空間為：{'i': 3, 'x': 1}: 輸出結果 ``` 　　所以，再回到最開始的那段代碼。`lambda x: x*i`?為內層（嵌）函數，他的命名空間中只有 {'x': 1} 沒有?i?，所以運行時會向外層函數（這兒是列表解析式函數 \[ \]）的命名空間中請求?i 。而當列表解析式運行時，列表解析式命名空間中的?i?經過循環依次變化為?0-->1-->2-->3?最后固定為?3?，所以當?`lambda x: x*i`?內層函數運行時，去外層函數取?i?每次都只能取到 3。　　將代碼改成下面這樣輸出就會變成0，2，4，6. ~~~ def num(): return [lambda x,i=i:i*x for i in range(4)] print([m(2) for m in num()]) ~~~ ## LEGB規則　　只有函數、類、模塊會產生作用域，代碼塊不會產生作用域。作用域按照變量的定義位置可以劃分為4類： ~~~ Local(函數內部)局部作用域 Enclosing（嵌套函數的外層函數內部）嵌套作用域（閉包） Global（模塊全局）全局作用域 Built-in（內建）內建作用域 ~~~ 　　python解釋器查找變量時，會按照順序依次查找**局部作用域--->嵌套作用域--->全局作用域--->內建作用域**，在任意一個作用域中找到變量則停止查找，所有作用域查找完成沒有找到對應的變量，則拋出 NameError: name 'xxxx' is not defined的異常。