Все, что вы хотели узнать про области видимости в Python, но стеснялись спросить
Сегодня мы будем говорить о важных теоретических основах, которые необходимо понимать и помнить, чтобы писать грамотный, читаемый и красивый код. Мы будем вести речь об областях видимости переменных. Эта статья будет полезна не только новичкам, но и опытным программистам, которые пришли в Python из другого языка и хотят разобраться с его механиками работы.
Области видимости определяют, в какой части программы мы можем работать с той или иной переменной, а от каких переменная «скрыта». Крайне важно понимать, как использовать только те значения и переменные, которые нам нужны, и как интерпретатор языка себя при этом ведет. А еще мы посмотрим, как обходить ограничения, накладываемые областями видимости на действия с переменными. В Python существует целых 3 области видимости:
- Локальная
- Глобальная
- Нелокальная
Обычно, речь заходит про области видимости, когда происходит знакомство с функциями. На их примере мы и будем рассматривать работу областей видимости переменных.
Локальная область видимости
Рассмотрим функцию, которая выведет список some_list поэлементно:
Здесь element и some_list – локальные переменные, которые видны только внутри функции, и которые не могут использоваться за ее пределами с теми значениями, которые были им присвоены внутри функции при ее работе. То есть, если мы в основном теле программы вызовем print(element) , то получим ошибку:
Теперь мы поступим следующим образом:
Здесь переменная element внутри функции и переменная с таким же именем вне ее – это две разные переменные, их значения не перекрещиваются и не взаимозаменяются. Они называются одинаково, но ссылаются на разные объекты в памяти. Более того, переменная с именем element внутри функции живет столько же, сколько выполняется функция и не больше. Но будьте аккуратны с тем, чтобы давать локальным и глобальным переменным одинаковые имена, сейчас покажу почему:
Обратите внимание на то, что интерпретатор не указал нам на ошибки. А все потому что sudden_list находится в глобальной области видимости, то есть изнутри функции print_list мы можем к нему обращаться, поскольку изнутри видно то, что происходит снаружи. По причине таких механик работы старайтесь называть локальные переменные внутри функции не так, как называете переменные в глобальной области видимости.
Здесь важно поговорить о константах. Интерпретатору Python нет разницы как вы называете переменную, поэтому код выше будет лучше переписать в следующем виде:
Теперь все на своих местах. Дело в том, что в Python нельзя каким-то образом строго определить константу, как объект, который не должен быть изменен. Так что то, как вы используете значение переменной, имя которой записано заглавными буквами, остается лишь на вашей совести. Другой вопрос, что таким способом записанная переменная даст понять тому, кто будет читать ваш код, что переменная нигде изменяться не будет. Или по крайней мере не должна.
Глобальная область видимости
В Python есть ключевое слово global , которое позволяет изменять изнутри функции значение глобальной переменной. Оно записывается перед именем переменной, которая дальше внутри функции будет считаться глобальной. Как видно из примера, теперь значение переменной candy увеличивается, и обратите внимание на то, что мы не передаем ее в качестве аргумента функции get_candy() .
В результате получим:
Однако менять значение глобальной переменной изнутри функции – не лучшая практика и лучше так не делать, поскольку читаемости кода это не способствует. Чем меньше то, что происходит внутри функции будет зависеть от глобальной области видимости, тем лучше.
Лайфхак: Чтобы не мучиться с именованием переменных, вы можете вынести основной код программы в функцию main() , тогда все переменные, которые будут объявлены внутри этой функции останутся локальными и не будут портить глобальную область видимости, увеличивая вероятность допустить ошибку.
Нелокальная область видимости
Появилось это понятие в Python 3 вместе с ключевым словом nonlocal . Логика его написания примерно такая же, как и у global . Однако у nonlocal есть особенность. Nonlocal используется чаще всего во вложенных функциях, когда мы хотим дать интерпретатору понять, что для вложенной функции определенная переменная не является локальной, но она и не является глобальной в общем смысле.
Насколько это полезно вам предстоит решить самостоятельно. Больше примеров вы можете найти здесь.
В качестве вывода можно сформулировать несколько правил:
- Изнутри функции видны переменные, которые были определены и внутри нее и снаружи. Переменные, определенные внутри – локальные, снаружи – глобальные.
- Снаружи функций не видны никакие переменные, определенные внутри них.
- Изнутри функции можно изменять значение переменных, которые определены в глобальной области видимости с помощью спецификатора global .
- Изнутри вложенной функции с помощью спецификатора nonlocal можно изменять значения переменных, которые были определены во внешней функции, но не находятся в глобальной области видимости.
Также хочу пригласить всех желающих на бесплатный вебинар от OTUS, где изучим такой инструмент, как аннотация типов в Python: обсудим причины, по которым его многие недооценивают, рассмотрим ряд примеров из боевой практики, когда аннотация типов могла спасти или спасла ситуацию. Поговорим о том, как и когда внедрять проверку типов на своих проектах.
Как изменить значение переменной в функции python
Напомним, что в математике факториал числа n определяется как Например, Ясно, что факториал можно легко посчитать, воспользовавшись циклом for. Представим, что нам нужно в нашей программе вычислять факториал разных чисел несколько раз (или в разных местах кода). Конечно, можно написать вычисление факториала один раз, а затем используя Copy-Paste вставить его везде, где это будет нужно.
Однако, если мы ошибёмся один раз в начальном коде, то потом эта ошибка попадёт в код во все места, куда мы скопировали вычисление факториала. Да и вообще, код занимает больше места, чем мог бы. Чтобы избежать повторного написания одной и той же логики, в языках программирования существуют функции.
Функции — это такие участки кода, которые изолированы от остальный программы и выполняются только тогда, когда вызываются. Вы уже встречались с функциями sqrt(), len() и print(). Они все обладают общим свойством: они могут принимать параметры (ноль, один или несколько), и они могут возвращать значение (хотя могут и не возвращать). Например, функция sqrt() принимает один параметр и возвращает значение (корень числа). Функция print() принимает переменное число параметров и ничего не возвращает.
Покажем, как написать функцию factorial(), которая принимает один параметр — число, и возвращает значение — факториал этого числа.
Дадим несколько объяснений. Во-первых, код функции должен размещаться в начале программы, вернее, до того места, где мы захотим воспользоваться функцией factorial(). Первая строчка этого примера является описанием нашей функции. factorial — идентификатор, то есть имя нашей функции. После идентификатора в круглых скобках идет список параметров, которые получает наша функция. Список состоит из перечисленных через запятую идентификаторов параметров. В нашем случае список состоит из одной величины n. В конце строки ставится двоеточие.
Далее идет тело функции, оформленное в виде блока, то есть с отступом. Внутри функции вычисляется значение факториала числа n и оно сохраняется в переменной res. Функция завершается инструкцией return res, которая завершает работу функции и возвращает значение переменной res.
Инструкция return может встречаться в произвольном месте функции, ее исполнение завершает работу функции и возвращает указанное значение в место вызова. Если функция не возвращает значения, то инструкция return используется без возвращаемого значения. В функциях, которым не нужно возвращать значения, инструкция return может отсутствовать.
Приведём ещё один пример. Напишем функцию max(), которая принимает два числа и возвращает максимальное из них (на самом деле, такая функция уже встроена в Питон).
Теперь можно написать функцию max3(), которая принимает три числа и возвращает максимальное их них.
Можно ли в python изменить переменную переданную в аргементе функции
Вывод будет victor но можно как-то изменить переменную в функции?
Почему значение a не меняется?
Т.к. a — строка, то в функцию передаётся копия значения a , а не указатель на неё, соответственно, когда мы меняем значение a в функции, мы меняем значение локальной копии, а не глобальной переменной.
Выведет что-то типо
id показывает место в памяти, где лежит значение переменной и, как видите, вне функции оно одно, а внутри — другое.
Как можно обойти?
В вашем случае вы можете использовать ключевое слово global , чтобы получить и изменить значение глобальной переменной:
Выведет что-то на подобии:
Как лучше реализовать?
Метод с использованием global — наверняка не лучший способ достичь результата, который вы хотите, и я бы посчитал бы это code smell-ом, потому я предлагаю вам сделать так:
Выведет что-то такое:
Этот подход намного лучше первого.
Что за локальные и глобальные переменные?
Локальные переменные — те, которые "заперты" в каком-то контексте, например:
Здесь arg — локальная переменная, она существует только в контексте функции func , и имеет влияние только на этот контекст.
Глобальные переменные — те, котоые мы объявляем в контексте программы:
Переменная foo — глобалья, т.к. объявлена в контексте программы (модуля, или же без отступа)
Ключевое слово global в Python
В этой статье вы узнаете, для чего нужно ключевое слово global и когда его использовать. А еще мы подробнее поговорим о глобальных переменных.
Поэтому перед прочтением этой статьи ознакомьтесь со статьей «Глобальные, локальные и нелокальные переменные в Python».
Что это такое
Ключевое слово global позволяет изменять переменную вне текущей области видимости в Python. global используется для создания глобальной переменной и изменения ее в локальной области видимости.
Что нужно знать прежде, чем работать с global
- Когда мы создаем переменную внутри функции, она по умолчанию является локальной.
- Когда мы определяем переменную вне функции, она по умолчанию является глобальной. В этом случае не нужно использовать ключевое слово global .
- Ключевое слово global нужно для получения доступа к глобальной переменной и изменения ее внутри функции, то есть внутри локальной области видимости.
- Использовать ключевое слово global вне функции бессмысленно.
Как использовать global
Пример 1. Получаем доступ к глобальной переменной внутри функции
Вывод:
Все работает! Но что если нам нужно изменить глобальную переменную внутри функции?
Пример 2. Изменяем глобальную переменную внутри функции
Вывод:
Python сообщает нам, что мы использовали локальную переменную c до ее объявления. Дело в том, что получить доступ к глобальной переменной внутри функции мы можем, а вот изменять ее в локальной области видимости — уже нет.
Для этого и нужно ключевое слово global .
Пример 3. Изменяем глобальную переменную внутри функции с помощью global
Вывод:
В приведенной выше программе мы определяем c как глобальную переменную внутри функции add() с помощью ключевого слова `global`.
Внутри функции мы также увеличиваем переменную c ` на 2, то есть выполняем действие c = c + 2 . И, наконец, выводим на экран глобальную переменную c .
Как мы видим, глобальная переменная c изменилась не только внутри функции, но и в глобальной области видимости. И там, и там c = 2 .
Глобальные переменные в модулях Python
В Python принято создавать единый модуль config.py для хранения глобальных переменных и обмена информацией между модулями Python в одной программе.
Вот как можно использовать глобальные переменные между модулями Python.
Пример 4. Используем глобальную переменную между модулями
Создаем файл config.py , в нем будем хранить глобальные переменные.
Создаем файл update.py , чтобы изменять глобальные переменные.
Создаем файл main.py . Его будем использовать, чтобы отслеживать изменения значений глобальных переменных.
Теперь запустим файл main.py .
Вывод:
Итак, мы создали 3 файла: config.py , update.py , и main.py .
Модуль config.py хранит глобальные переменные a и b . В файле update.py мы импортируем модуль config.py и изменяем значения a и b . Точно так же в файл main.py мы импортируем config.py и update.py . Наконец, мы печатаем и проверяем значения глобальных переменных независимо от того, изменились они или нет.
Как использовать global во вложенных функция
Пример 5. Используем глобальные переменные во вложенных функциях
Вывод:
В приведенной выше программе мы объявили глобальную переменную внутри вложенной функции bar() . Внутри функции foo() ключевое слово global никак не влияет на переменную x .
До и после вызова bar() переменная x принимает значение локальной переменной, т. е. x = 20 . Вне функции foo() переменная x примет значение, определенное в функции x , т. е. x = 25 . Так произойдет потому, что мы использовали ключевое слово global , чтобы создать глобальную переменную x внутри функции bar() , то есть в локальной области видимости.
Если мы сделаем какие-либо изменения внутри функции bar() , изменения отобразятся и за пределами локальной области видимости, то есть за пределами функции foo() .