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01 · 作用域 — keel 龙骨

类型：主题概念 · 应用课对应：02 章 · 函数：参数规则、LEGB 与一等函数

类型：主题概念　·　应用课对应：02 章 · 函数：参数规则、LEGB 与一等函数

这一页只回答四件事：它为什么会出现、它是什么、它长什么样、它怎么工作。

一、它为什么会出现

一个动作，两个反应：

① 在函数里写 total = total + 1 —— 报错说「局部变量 total 没有值」
② 两个函数里各写一个 x，它们互不打架

同一个名字，在同一个文件里要同时做到两件相反的事：函数里面是私有的，外面又要有一些是共用的。
如果只有一套命名空间，①和②就都做不到。

问题在于：「这个名字从哪来」必须有一个确定的答案，而且答案不能取决于谁先跑过、谁后改过——
否则同一段函数在两次调用里会得到不同结果。

二、它是什么

一句话：作用域是一个名字可以被查到的范围；Python 在编译期就定好每个名字属于哪一层，运行时按固定的四层顺序去查。

由此有两个直接后果：

是「哪一层」，不是「哪一行」。 函数里的名字归属由整个函数体扫描的结果决定，
不由执行到哪一行决定——这就是「明明上面能用、下面却报错」的根。
读和写不是一回事。 往外层读是允许的；往外层写必须先声明 global 或 nonlocal，否则你创建了一个新名字。

它不是这两样东西——混淆会带来误判：

不是「就近生效」的直觉。 直觉会说「先看局部，没有就往外找」；真正的规则是
「函数体内凡是被赋值的名字，通篇都算局部」。所以函数里只要有一句 total = ...，
在这个函数里 total 就不是外面那个了，读它只会得到「未绑定」。
不是「变量会跟着调用栈走」。 作用域是词法的：查外层查的是定义它的那个位置的外层，
不是「谁调用了它」。同一个函数被谁调用，不影响它能看到哪些名字。

三、它长什么样

以下是 CPython 3.13.14（Windows）上的输出。

第一种形态是报错原文——它把「这个操作数在函数里可见」记录下来，这是执行器唯一能捕捉的错误证据：

>>> def scope_demo():
...     print(x)
...     x = 1
>>> scope_demo()
Traceback (most recent call last):
  ...
UnboundLocalError: cannot access local variable 'x' where it is not associated with a value

第二种形态是四层里各放一个名字，看谁被查到：

>>> G = "global-G"
>>> def outer():
...     E = "enclosing-E"
...     def inner():
...         return G, E, L
...     L = "local-L"
...     return inner()
>>> outer()
('global-G', 'enclosing-E', 'local-L')

两种形态合起来说明一件事：inner 里三个名字都不在它自己的函数体里被赋值，
所以它们顺着 L → E → G 一路找到了 L（外层函数）、E（外层函数的局部）、G（模块全局）。

四、它怎么工作

一次名字查找是四步，前两步在编译期完成：

① 扫描函数体   凡是「被赋值、被 import、被 for 绑定、被 with as 绑定、是参数」的名字，全部登记为本函数的局部名
② 划界         这一步定死了：这名字属于本层，运行时不再改判
③ 运行时查找   Local（本函数）→ Enclosing（外层函数）→ Global（模块）→ Builtins（内置）
④ 真正绑定     赋值语句**执行到**的那一刻，这个名字才有值；在此之前读它 → UnboundLocalError

第 ①② 步解释了三件经常让人困惑的事：

现象	原因
上面能读、下面报未绑定	扫描结果让整个函数都把它当局部名，而绑定发生在赋值执行到的那一刻
内层函数改了外层变量，外层没变	内层那句赋值创建了一个新的局部名，不是改外层那个
类体里的名字，类里别处读不到	类体不参与 LEGB 这条链，它不构成一层作用域

最后一条真的会报错：

>>> class C:
...     tag = "class-tag"
...     listing = [tag for _ in range(1)]
NameError: name 'tag' is not defined

原因是列表推导式有自己的作用域（它像一个隐式函数），而它只看得见 LEGB 那四层——
类体不在里面。同一段代码改成方法里读 self.tag 就没事。

五、它会带出哪些概念

闭包：内层函数能记住外层函数的名字，靠的就是 E 这一层还在。→ 应用课 03 章
global / nonlocal：它们不是「让变量可见」，而是改写 ① 的扫描结果：告诉编译器别登记成局部。→ 应用课 03 章
推导式的作用域：推导式是隐式函数，所以看不到类体里的名字。→ 应用课 01 章
属性而不是名字：self.tag 走的是另一套规则（属性查找），和这一页的四层查找不是一回事。→ 02 页

六、回到应用课

应用课里的那句话	现在你知道它为什么成立
"函数内赋值会让这个名字变成本地的"	编译期扫描就定了归属，与执行顺序无关；所以「先读后赋值」必然报未绑定
"要改外层变量得用 `nonlocal`"	不用声明的话，那句赋值是在本层登记一个新名字，外层那个从头到尾没被碰过
"LEGB 是查找顺序"	四层是词法的，查的是定义处的外层，不是调用栈上的上一层

这一页改变了你的哪个判断：遇到 UnboundLocalError，不要先去怀疑初始化顺序或全局变量，而是去函数体里找有没有一句对它赋值——找到了，问题就结束了：要么加 global/nonlocal，要么把名字改掉。

自测题

一个函数里写了 print(total)，函数末尾有一句 total = 1。调用它会怎样？把末尾那句删掉又会怎样？
类体里 x = 1，紧接着的列表推导式里想读 x，为什么会报 NameError？改成方法里 self.x 为什么就行？

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