变量进阶（理解）

目标

• 变量的引用
• 可变和不可变类型
• 局部变量和全局变量

01. 变量的引用

• 变量 和 数据 都是保存在 内存 中的
• 在 Python 中 函数 的 参数传递 以及 返回值 都是靠 引用 传递的

1.1 引用的概念

在 Python 中

• 变量 和 数据 是分开存储的
• 数据 保存在内存中的一个位置
• 变量 中保存着数据在内存中的地址
• 变量 中 记录数据的地址，就叫做 引用
• 使用 id() 函数可以查看变量中保存数据所在的 内存地址

注意：如果变量已经被定义，当给一个变量赋值的时候，本质上是 修改了数据的引用

• 变量 不再 对之前的数据引用
• 变量 改为 对新赋值的数据引用

1.2 变量引用 的示例

在 Python 中，变量的名字类似于 便签纸 贴在 数据 上

• 定义一个整数变量 a，并且赋值为 1

代码	图示
a = 1

• 将变量 a 赋值为 2

代码	图示
a = 2

• 定义一个整数变量 b，并且将变量 a 的值赋值给 b

代码	图示
b = a

变量 b 是第 2 个贴在数字 2 上的标签

1.3 函数的参数和返回值的传递

在 Python 中，函数的 实参/返回值 都是是靠 引用 来传递来的

 
​x
def test(num):
​
    print("-" * 50)
    print("%d 在函数内的内存地址是 %x" % (num, id(num)))
​
    result = 100
​
    print("返回值 %d 在内存中的地址是 %x" % (result, id(result)))
    print("-" * 50)
​
    return  result
​
a = 10
print("调用函数前 内存地址是 %x" % id(a))
​
r = test(a)
​
print("调用函数后 实参内存地址是 %x" % id(a))
print("调用函数后 返回值内存地址是 %x" % id(r))
​

02. 可变和不可变类型

• 不可变类型，内存中的数据不允许被修改：

  • 数字类型 int, bool, float, complex, long(2.x)
  • 字符串 str
  • 元组 tuple

• 可变类型，内存中的数据可以被修改：

  • 列表 list
  • 字典 dict

 
xxxxxxxxxx
a = 1
a = "hello"
a = [1, 2, 3]
a = [3, 2, 1]

 
xxxxxxxxxx
demo_list = [1, 2, 3]
​
print("定义列表后的内存地址 %d" % id(demo_list))
​
demo_list.append(999)
demo_list.pop(0)
demo_list.remove(2)
demo_list[0] = 10
​
print("修改数据后的内存地址 %d" % id(demo_list))
​
demo_dict = {"name": "小明"}
​
print("定义字典后的内存地址 %d" % id(demo_dict))
​
demo_dict["age"] = 18
demo_dict.pop("name")
demo_dict["name"] = "老王"
​
print("修改数据后的内存地址 %d" % id(demo_dict))
​

注意：字典的 key 只能使用不可变类型的数据

注意

1. 可变类型的数据变化，是通过 方法 来实现的

2. 如果给一个可变类型的变量，赋值了一个新的数据，引用会修改

   • 变量 不再 对之前的数据引用
   • 变量 改为 对新赋值的数据引用

哈希 (hash)

• Python 中内置有一个名字叫做 hash(o) 的函数

  • 接收一个 不可变类型 的数据作为 参数
  • 返回 结果是一个 整数

• 哈希 是一种 算法，其作用就是提取数据的 特征码（指纹）

  • 相同的内容 得到 相同的结果
  • 不同的内容 得到 不同的结果

• 在 Python 中，设置字典的 键值对 时，会首先对 key 进行 hash 已决定如何在内存中保存字典的数据，以方便 后续 对字典的操作：增、删、改、查

  • 键值对的 key 必须是不可变类型数据
  • 键值对的 value 可以是任意类型的数据

03. 局部变量和全局变量

• 局部变量 是在 函数内部 定义的变量，只能在函数内部使用
• 全局变量 是在 函数外部定义 的变量（没有定义在某一个函数内），所有函数 内部 都可以使用这个变量

提示：在其他的开发语言中，大多 不推荐使用全局变量 —— 可变范围太大，导致程序不好维护！

3.1 局部变量

• 局部变量 是在 函数内部 定义的变量，只能在函数内部使用
• 函数执行结束后，函数内部的局部变量，会被系统回收
• 不同的函数，可以定义相同的名字的局部变量，但是 彼此之间 不会产生影响

局部变量的作用

• 在函数内部使用，临时 保存 函数内部需要使用的数据

 
xxxxxxxxxx
def demo1():
​
    num = 10
​
    print(num)
​
    num = 20
​
    print("修改后 %d" % num)
​
​
def demo2():
​
    num = 100
​
    print(num)
​
demo1()
demo2()
​
print("over")
​

局部变量的生命周期

• 所谓 生命周期 就是变量从 被创建 到 被系统回收 的过程
• 局部变量 在 函数执行时 才会被创建
• 函数执行结束后 局部变量 被系统回收
• 局部变量在生命周期 内，可以用来存储 函数内部临时使用到的数据

3.2 全局变量

• 全局变量 是在 函数外部定义 的变量，所有函数内部都可以使用这个变量

 
xxxxxxxxxx
# 定义一个全局变量
num = 10
​
​
def demo1():
​
    print(num)
​
​
def demo2():
​
    print(num)
​
demo1()
demo2()
​
print("over")
​

注意：函数执行时，需要处理变量时 会：

1. 首先 查找 函数内部 是否存在 指定名称 的局部变量，如果有，直接使用
2. 如果没有，查找 函数外部 是否存在 指定名称 的全局变量，如果有，直接使用
3. 如果还没有，程序报错！

1) 函数不能直接修改 全局变量的引用

• 全局变量 是在 函数外部定义 的变量（没有定义在某一个函数内），所有函数 内部 都可以使用这个变量

提示：在其他的开发语言中，大多 不推荐使用全局变量 —— 可变范围太大，导致程序不好维护！

• 在函数内部，可以 通过全局变量的引用获取对应的数据
• 但是，不允许直接修改全局变量的引用 —— 使用赋值语句修改全局变量的值

 
xxxxxxxxxx
num = 10
​
​
def demo1():
​
    print("demo1" + "-" * 50)
​
    # 只是定义了一个局部变量，不会修改到全局变量，只是变量名相同而已
    num = 100
    print(num)
​
​
def demo2():
​
    print("demo2" + "-" * 50)
    print(num)
​
demo1()
demo2()
​
print("over")
​

注意：只是在函数内部定义了一个局部变量而已，只是变量名相同 —— 在函数内部不能直接修改全局变量的值

2) 在函数内部修改全局变量的值

• 如果在函数中需要修改全局变量，需要使用 global 进行声明

 
xxxxxxxxxx
num = 10
​
​
def demo1():
​
    print("demo1" + "-" * 50)
​
    # global 关键字，告诉 Python 解释器 num 是一个全局变量
    global num
    # 只是定义了一个局部变量，不会修改到全局变量，只是变量名相同而已
    num = 100
    print(num)
​
​
def demo2():
​
    print("demo2" + "-" * 50)
    print(num)
​
demo1()
demo2()
​
print("over")
​

3) 全局变量定义的位置

• 为了保证所有的函数都能够正确使用到全局变量，应该 将全局变量定义在其他函数的上方

 
xxxxxxxxxx
a = 10
​
​
def demo():
    print("%d" % a)
    print("%d" % b)
    print("%d" % c)
​
b = 20
demo()
c = 30
​

注意

• 由于全局变量 c，是在调用函数之后，才定义的，在执行函数时，变量还没有定义，所以程序会报错！

代码结构示意图如下

4) 全局变量命名的建议

• 为了避免局部变量和全局变量出现混淆，在定义全局变量时，有些公司会有一些开发要求，例如：
• 全局变量名前应该增加 g_ 或者 gl_ 的前缀

提示：具体的要求格式，各公司要求可能会有些差异