locals()和globals()如何控制Python变量的范围

Python 编程中，变量的作用域(scope)非常重要，因为决定了变量在程序中的可访问性和生命周期。对于一些高级用法，常常会遇到 locals() 和 globals() 这两个函数，可以帮助控制和查询变量的作用域，尤其是在动态代码执行和调试过程中。那么，locals() 和 globals() 是如何工作的呢？它们分别有什么作用？

 

1.作用域是什么？

在 Python 中，作用域指的是变量和函数可以访问的区域。Python 中有四种常见的作用域，它们分别是：

• 局部作用域(Local scope)：在函数或代码块内部定义的变量。

• 封闭作用域(Enclosing scope)：位于嵌套函数外部但又包含在内部函数中的作用域。

• 全局作用域(Global scope)：在模块层面定义的变量。

• 内置作用域(Built-in scope)：Python 内置函数和模块的作用域。

locals() 和 globals() 这两个函数帮助我们访问和操控这些作用域中的变量。

 

2.globals() 函数

globals() 函数返回一个字典，表示当前模块的全局符号表。简单来说，它提供了一个可以访问全局变量和函数的字典。使用 globals()，我们可以动态地查询、修改或添加全局变量。

示例：使用 globals() 查询和修改全局变量

x = 10  # 全局变量


def test_globals():
    print(globals())  # 打印当前的全局字典


test_globals()

输出：{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <class 'runpy._RunModuleContext'>, ... , 'x': 10}        从输出中可以看到，字典中包含了全局变量 x，还包括其他全局信息(如模块名称等)。　　

 

修改全局变量：

x = 10  # 全局变量


def test_globals():
    globals()['x'] = 20
    print(x)  # 输出: 20


test_globals()

可以使用 globals() 来修改全局变量。通过将字典中的键(变量名)设置为新值，我们就成功地修改了全局变量。　　

 

3.locals() 函数

locals() 函数返回一个字典，表示当前局部符号表。与 globals() 类似，locals() 允许我们访问和修改局部变量。在函数内部使用时，它返回当前函数的局部变量字典。

示例：使用 locals() 查询局部变量

def test_globals():
    a = 5
    b = 10
    print(locals())


test_globals()

输出: {'a': 5, 'b': 10}       我们看到 locals() 返回的是当前函数的局部变量字典，包含了 a 和 b。

 

修改局部变量：

注意，虽然 locals() 可以用来查询局部变量，但直接通过它修改局部变量并不总是有效。因为 locals() 返回的是对局部变量的一个“视图”，而不是直接的可修改对象。

def test_locals():
    a = 5
    locals()['a'] = 10
    print(a)  # 输出: 5


test_locals()

直接通过 locals() 修改变量并没有成功更新 a 的值。　　

　

4.locals() 与 globals() 的区别

作用域

• globals() 操作的是全局符号表，可以访问和修改全局变量。

• locals() 操作的是局部符号表，通常用于查询局部变量。

修改行为

• globals() 中的变量可以直接通过字典修改。

• locals() 中的变量修改受限，在某些情况下不能直接通过 locals() 修改局部变量。

使用场景

• globals() 用于需要动态操作全局变量的场景，比如在调试时修改全局变量。

• locals() 更适合在函数内部使用，尤其是在调试时查看局部变量的值。

 

5.应用示例：动态创建变量

有时候可能需要在运行时动态创建变量或修改变量的值，这时就可以利用 globals() 或 locals() 来实现。

def dynamic_variable(name, value):
    globals()[name] = value  # 动态创建全局变量


dynamic_variable('new_var', 100)
print(new_var)  # 输出: 100

这个例子演示了如何通过 globals() 动态创建全局变量。