【Python】新手入门：全局变量和局部变量的概念、区别以及用法

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💡一、全局变量和局部变量的概念

  在Python编程中，理解全局变量和局部变量的概念是编写高效、可维护代码的关键。全局变量和局部变量在作用域、生命周期以及使用方式上都有着显著的区别。

• 全局变量

  • 定义在函数外部的变量，它在整个程序中都是可见的。
  • 一旦全局变量被定义，它就可以在整个程序中被访问和修改。
  • 全局变量的作用域是整个程序，它的生命周期也是整个程序的执行期间。

  # 这是一个全局变量
  global_var = 10
  
  def print_global_var():
      print(global_var)  # 在函数内部访问全局变量
  
  print_global_var()  # 输出：10
  

• 局部变量

  • 定义在函数内部的变量，它只在函数执行期间存在。
  • 局部变量只在函数内部可见，并且当函数执行完毕后，它的值会被销毁。

  def define_local_var():
      # 这是一个局部变量
      local_var = 20
      print(local_var)  # 在函数内部访问局部变量
  
  define_local_var()  # 输出：20
  # print(local_var)  # 这会引发错误，因为local_var是局部变量，在函数外部不可见
  

📚二、全局变量和局部变量的区别

全局变量和局部变量之间的主要区别体现在作用域、生命周期以及使用方式上。

1. 作用域：全局变量的作用域是整个程序，而局部变量的作用域仅限于定义它的函数内部。在函数内部，局部变量会覆盖同名的全局变量。

   global_var = 30
   
   def modify_var():
       # 这里定义了一个局部变量，与全局变量同名
       global_var = 40
       print("Inside function:", global_var)  # 输出：Inside function: 40
   
   modify_var()
   print("Outside function:", global_var)  # 输出：Outside function: 30
   

   在上面的例子中，虽然函数内部修改了global_var的值，但这只影响到了局部变量global_var，全局变量global_var的值并未改变。

2. 生命周期：全局变量的生命周期是整个程序的执行期间，而局部变量的生命周期仅限于函数调用的过程中。当函数执行完毕后，局部变量就会被销毁。

3. 使用方式：由于全局变量在整个程序中都是可见的，因此过度使用全局变量可能会导致代码难以理解和维护。而局部变量则更加局部化，更易于管理和控制。在编写函数时，应尽量使用局部变量来存储临时数据，以减少对全局状态的依赖。

🔧三、全局变量和局部变量的用法

在Python中，我们可以根据需要灵活地使用全局变量和局部变量。但需要注意的是，在函数内部修改全局变量时，需要使用global关键字来声明。

global_var = 50

def modify_global_var():
    global global_var  # 声明要修改的是全局变量
    global_var = 60
    print("Inside function:", global_var)  # 输出：Inside function: 60

modify_global_var()
print("Outside function:", global_var)  # 输出：Outside function: 60

在上面的例子中，我们在函数内部使用global关键字声明了global_var是全局变量，并修改了它的值。这样，在函数外部访问global_var时，就能看到修改后的值。

然而，过度依赖全局变量可能会使代码变得难以理解和维护。因此，在编写函数时，应尽量使用局部变量来存储临时数据，并通过返回值来传递结果。这样可以减少函数之间的耦合度，提高代码的可读性和可维护性。

💻四、实例演示和代码示例

下面是一个简单的例子，演示了全局变量和局部变量的使用场景。

# 定义一个全局变量
total_score = 0

def add_score(score):
    # 定义一个局部变量
    local_score = score
    print(f"Local score: {local_score}")
    
    # 修改全局变量
    global total_score
    total_score += local_score
    print(f"Total score: {total_score}")

# 调用函数，传入分数
add_score(85)  # 输出：Local score: 85, Total score: 85
add_score(90)  # 输出：Local score: 90, Total score: 175

# 在函数外部访问全局变量
print(f"Final total score: {total_score}")  # 输出：Final totalscore: 175

📚五、作用域与变量生命周期

  理解作用域和变量的生命周期对于编写健壮且高效的代码至关重要。作用域决定了变量的可见性，即变量在哪里可以被访问。而变量的生命周期则关系到变量的创建和销毁的时机。

  全局变量的作用域是整个程序，它们在程序开始执行时创建，并在程序结束时销毁。这意味着全局变量在程序的整个生命周期内都是可用的。然而，这也带来了一个问题：过度使用全局变量可能导致代码难以维护和理解，因为任何函数都可能修改全局变量的值。

  局部变量的作用域则仅限于定义它的函数内部。当函数被调用时，局部变量被创建；当函数执行完毕并返回时，局部变量被销毁。这种局部性使得局部变量更加易于管理和控制，因为它们不会影响到程序的其他部分。

🚀六、举一反三：如何修改作用域中的变量

  在Python中，修改作用域中的变量需要一些特殊的技巧。对于局部变量，我们只需要直接赋值即可。但对于全局变量，我们需要使用global关键字来声明我们想要修改的是全局变量，而不是创建一个新的局部变量。

global_var = 100

def modify_global():
    global global_var  # 声明我们要修改的是全局变量
    global_var = 200  # 修改全局变量的值

modify_global()
print(global_var)  # 输出：200

在嵌套函数中，我们还需要注意变量的作用域链。内层函数可以访问外层函数的局部变量，但不能直接修改它们。如果需要修改外层函数的变量，通常可以通过返回值或者使用nonlocal关键字来实现。

def outer_function():
    outer_var = 10
    
    def inner_function():
        nonlocal outer_var  # 声明我们要修改的是外层函数的局部变量
        outer_var = 20
        
    inner_function()
    return outer_var

result = outer_function()
print(result)  # 输出：20

📖七、总结与最佳实践

  全局变量和局部变量是Python编程中的基础概念，理解它们的作用域、生命周期以及使用方式对于编写高质量的代码至关重要。在使用这些变量时，我们需要遵循一些最佳实践：

1. 尽量避免使用全局变量：全局变量可能导致代码难以理解和维护。在可能的情况下，应尽量使用局部变量和参数传递数据。
2. 明确变量的作用域：在编写函数时，应明确变量的作用域，避免在函数内部意外地修改全局变量。
3. 使用global和nonlocal关键字：当需要在函数内部修改全局变量或外层函数的局部变量时，应使用global或nonlocal关键字来明确声明。
4. 通过返回值传递结果：函数应尽量通过返回值来传递计算结果，而不是依赖于全局变量的修改。

通过遵循这些最佳实践，我们可以编写出更加健壮、易于维护和理解的Python代码。

🔥结语

  全局变量和局部变量是Python编程中不可或缺的概念。通过深入理解它们的作用域、生命周期以及使用方式，我们可以编写出更加高效、可维护的代码。希望本文能够帮助你更好地掌握这两个概念，并在实际编程中灵活运用。如果你有任何疑问或建议，请随时在评论区留言，我们会尽快回复。