作用域、闭包、global、nonlocal

1.作用域基础

• python中一切与变量名有关的事件，都发生在赋值时，变量名在第一次赋值时才存在，同时要使用该变量必须先赋值。由于python中没有变量声明（如java、c#中），在变量赋值的区域就决定了该变量的命名空间。
• 在函数(def声明)中声明的变量，只能在该函数内访问，并且要可以和函数外的变量声明相同，不会互相影响，但可以通过global或nonlocal中访问函数外的变量，但两个关键字的作用域和使用范围有差异。
• 变量名解析原则：LEGB规则

      当在函数中使用未定义的变量名时，会从4个作用域中进行查找，首先是局部作用域(L)、如果有函数嵌套函数关系，那么内在函数会查找外部函数的作用域(E)、全局作用域中查找(G)、最后是内置的作用域，内置作用域指的是python中内部定义的一些关键字，在python3.X中保存在builtins模块中(B)。

2.global

• global语句告诉python函数计划生成一个或多个全局变量名-----简答来说就是将一个变量定义域全局作用域中，在函数内部可以访问该变量（函数中没有相同变量名），若要修改该变量要先在函数内用global关键字声明。
• 在全局变量中，即使没用声明一个变量，但在函数中同样可以通过global关键字来指定一个变量为全局变量。

x=99
def f():
    x+=1  #会报错，相当于x=x+1,在该函数内没有首先对x赋值
    print(x)
f()

改进：

x=99
def f():
    global x #关键字
    x+=1 
    print(x) #100
f()
print(x) #100

y,z=1,2
def f():
    global x #关键字
    x=y+z    #将x定义为全局变量，
    print(x) #3
f()
print(x) #3  函数外可以访问

3.闭包

闭包存在于函数嵌套问题，其实，闭包指延伸了作用域的函数，其中包含函数定义体中的引用。

def f1():
    x=4
    action=(lambda n: x**n) #匿名函数,外部函数调用后保存了x的值
    return action   #返回函数对象

ac=f1()
print(ac(3)) #64

在上述lambda中，x为自由变量，指未在本地作用域中绑定的变量，绑定在函数中的__closure__属性中，可以通过以下方法返回绑定值

def f1():
    x=4
    action=(lambda n: x**n) #匿名函数,外部函数调用后保存了x的值
    return action   #返回函数对象

ac=f1()
print(ac(3)) #64
print(ac.__code__.co_freevars)  #('x',)
print(ac.__closure__[0].cell_contents)   # 4

闭包是一种函数，它会保留定义函数时存在的自由变量的绑定，这样调用函数时，虽然外部函数调用后其作用域不可用了，但仍可以使用那些绑定的值。

4.nonlocal

该声明和global关键字声明相似，但该关键字只能在函数嵌套函数中，并且声明该变量时外部函数必须要先定义该变量（与global不同，global可以先不在全局中定义该变量）。

def tester(start):
    state=start
    def nested(label):
        nonlocal state   #用该关键字进行声明，其实有上面闭包可知，即使不声明也可以进行访问，但不能进行修改该值，同时在声明是外部函数作用域必须先定义该变量
        print(label,state)
        state+=1
    return nested

n1=tester(1)
n1('gtr')     #gtr 1
n1('gtr111')  #gtr111 2

n2=tester(10)
n2('vfv')    #vfv 10
n2('gtrg')   #gtrg 11
#从中可以看到n1 n2对象传入的参数（1，10）独立互不影响，实质是每运行一次tester函数都会创建新的变量域