【Python】新手入门：全局变量和局部变量的概念、区别以及用法

【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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🌵文章目录🌵

💡一、全局变量和局部变量的概念
📚二、全局变量和局部变量的区别
🔧三、全局变量和局部变量的用法
💻四、实例演示和代码示例
📚五、作用域与变量生命周期
🚀六、举一反三：如何修改作用域中的变量
📖七、总结与最佳实践
🔥结语

💡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 = 10def 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 = 20print(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。

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 = 30def modify_var():# 这里定义了一个局部变量，与全局变量同名global_var = 40print("Inside function:", global_var)  # 输出：Inside function: 40modify_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。
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。
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 = 50def modify_global_var():global global_var  # 声明要修改的是全局变量global_var = 60print("Inside function:", global_var)  # 输出：Inside function: 60modify_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 = 0def add_score(score):# 定义一个局部变量local_score = scoreprint(f"Local score: {local_score}")# 修改全局变量global total_scoretotal_score += local_scoreprint(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 = 100def 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 = 10def 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 = 20inner_function()return outer_varresult = 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：

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。
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。
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。
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。