一个变量的名称除了可以代表不同的东西以外，也表示“哪里可以使用”这个变量，这篇文章将会介绍全局变量和局部变量的用法和差异。

什么是全局变量和局部变量？

在Python中，主程序和每个函数都拥有自己的命名空间（namespace）。简单的区分规则如下：

• 主程序定义了“全局”的命名空间，主程序中定义的变量是“全局变量”。

• 每个函数定义了“局部”的命名空间，函数内部定义的变量就是“局部变量”。

• 每个命名空间中的变量名称都是“唯一的”。不同命名空间内的变量名称可以相同，例如函数A可以定义一个变量a，函数B也可以定义一个变量a，这两个a变量是完全不同的变量。

比如有个人叫小明，在同一个家庭里只会有一个小明，而不同的家庭可以有不同的小明（不同的人，但都叫小明），但如果这群小明去到学校，就必须额外命名以区分哪个小明是小明（一个学校只会有一个小明，其他的可能是小明一号、小明二号等）。

默认的命名空间

Python默认提供三个命名空间，分别是内置的Built-in（Python预设的函数名如abs、char等）、全局Global和局部Local三种。当使用变量时，会从最内层（局部命名空间）开始向外层搜索，直到找到对应的名称为止（如果找不到就会抛出错误）。

弄清楚到底使用了哪个变量

下面这段代码定义了两个变量a，因为两个变量a处于不同的命名空间，所以打印出来的结果是不同的。

注意，函数名也属于变量名称，如果将函数定义为a，就会覆盖全局变量a的内容。

a = 1  # 定义全局变量a等于1
def hello():  # 定义hello函数
    a = 2  # 定义局部变量a等于2
    print(a)
    
hello()  # 2
print(a)  # 1

如果在hello函数里没有定义变量a，而是“单纯使用变量a”，这时程序会先查找hello函数的命名空间里是否有变量a，如果找不到，就会向外层寻找，找到之后就会使用该变量的内容。以下例子，执行hello函数后就会打印出10。

a = 1
def hello():
  print(a+9)    # 使用全局变量的 a

hello()         # 10
print(a)        # 1

如果将全局变量a移除，执行过程最后就会发生错误，因为最后一个print(a)是寻找全局变量a，因为找不到所以就会出错。

def hello():
  a = 1
  print(a)

hello()
print(a)    # 发生错误，因为找不到变量 a

同理，如果是不同函数，如果要互相调用对方的变量，也会发生错误。

def hello():
  a = 1
  print(a)

def test():
  print(a)

hello()
test()    # 发生错误，因为找不到变量 a

使用global修改全局变量

如果要在函数里修改全局变量，可以使用「global 全局变量」的方式。

a = 1         # 定义全局变量 a 等于 1
def hello():  # 定义 hello 函数
  global a    # 声明下方的 a 为全局变量 a
  a = 2       # 修改 a 为 2

print(a)      # 1
hello()       # 执行 hello 函数
print(a)      # 2 ( 全局变量 a 被修改为 2 )

全局变量和局部变量容易遇到的陷阱

如果变量的内容是列表、字典或集合，在处理“全局变量和局部变量”时，与处理“多个变量同时赋值”时一样，很容易会遇到赋值的陷阱，因为变量只是“标签”，当多个变量同时指向一个列表、字典或集合时，只要变量内容被修改（并非使用等号赋值），不论这个变量是全局还是局部变量，另一个变量内容也会跟着变动。

下面的例子执行后，f1函数的a不受作用域的影响，使用append发生“改变”后，不论a在何处都会被影响，连带b也被影响，但c因为是通过等号“声明赋值”，就会变成“局部变量”，因此在f1函数作用域之外的c就不会被影响，d也不会被影响。不过如果在f1的开头加上global c，等同于将c从局部变量提升到全局变量，f2里的c就会被影响。

a = []
b = a
c = []
d = c

def f1():
    # global c        # 如果加上这行，f2 里的 c 就会被影响
    a.append(1)
    c = [1]
    print(a)  # [1]
    print(b)  # [1]   # 被影响
    print(c)  # [1]
    print(d)  # []    # 不受影响

def f2():
    print(a)  # [1]   # 被影响
    print(b)  # [1]   # 被影响
    print(c)  # []    # 不受影响，但如果 f1 加上 global c，此处就会被影响
    print(d)  # []    # 不受影响

f1()
f2()

global() 和 local()

global() 和 local() 是两个可以打印出当前变量的方法：

• global()：返回一个字典，内容是“全局命名空间”的内容。

• local()：返回一个字典，内容是“局部命名空间”的内容。

下方的程序，执行 hello 函数后会打印出局部命名空间和全局命名空间的内容。

a = 1
def hello():
  a = 1
  print(locals())
  print(globals())

hello()
print(a)

如果将locals()放到全局命名空间里，则打印出来的结果和global()相同。

a = 1
def hello():
  a = 1
hello()
print(locals())
print(globals())