Python 編程中，變量的作用域(scope)非常重要，因為決定了變量在程序中的可訪問性和生命周期。對于一些高級用法，常常會遇到 locals() 和 globals() 這兩個函數，可以幫助控制和查詢變量的作用域，尤其是在動態代碼執行和調試過程中。那么，locals() 和 globals() 是如何工作的呢？它們分別有什么作用？

1.作用域是什么？

在 Python 中，作用域指的是變量和函數可以訪問的區域。Python 中有四種常見的作用域，它們分別是：

• 局部作用域(Local scope)：在函數或代碼塊內部定義的變量。

• 封閉作用域(Enclosing scope)：位于嵌套函數外部但又包含在內部函數中的作用域。

• 全局作用域(Global scope)：在模塊層面定義的變量。

• 內置作用域(Built-in scope)：Python 內置函數和模塊的作用域。

locals() 和 globals() 這兩個函數幫助我們訪問和操控這些作用域中的變量。

2.globals() 函數

globals() 函數返回一個字典，表示當前模塊的全局符號表。簡單來說，它提供了一個可以訪問全局變量和函數的字典。使用 globals()，我們可以動態地查詢、修改或添加全局變量。

示例：使用 globals() 查詢和修改全局變量

x = 10  # 全局變量


def test_globals():
    print(globals())  # 打印當前的全局字典


test_globals()

輸出：{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <class 'runpy._RunModuleContext'>, ... , 'x': 10}        從輸出中可以看到，字典中包含了全局變量 x，還包括其他全局信息(如模塊名稱等)。　　

修改全局變量：

x = 10  # 全局變量


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


test_globals()

可以使用 globals() 來修改全局變量。通過將字典中的鍵(變量名)設置為新值，我們就成功地修改了全局變量。　　

3.locals() 函數

locals() 函數返回一個字典，表示當前局部符號表。與 globals() 類似，locals() 允許我們訪問和修改局部變量。在函數內部使用時，它返回當前函數的局部變量字典。

示例：使用 locals() 查詢局部變量

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


test_globals()

輸出: {'a': 5, 'b': 10}       我們看到 locals() 返回的是當前函數的局部變量字典，包含了 a 和 b。

修改局部變量：

注意，雖然 locals() 可以用來查詢局部變量，但直接通過它修改局部變量并不總是有效。因為 locals() 返回的是對局部變量的一個“視圖”，而不是直接的可修改對象。

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


test_locals()

直接通過 locals() 修改變量并沒有成功更新 a 的值。　　

4.locals() 與 globals() 的區別

作用域

• globals() 操作的是全局符號表，可以訪問和修改全局變量。

• locals() 操作的是局部符號表，通常用于查詢局部變量。

修改行為

• globals() 中的變量可以直接通過字典修改。

• locals() 中的變量修改受限，在某些情況下不能直接通過 locals() 修改局部變量。

使用場景

• globals() 用于需要動態操作全局變量的場景，比如在調試時修改全局變量。

• locals() 更適合在函數內部使用，尤其是在調試時查看局部變量的值。

5.應用示例：動態創建變量

有時候可能需要在運行時動態創建變量或修改變量的值，這時就可以利用 globals() 或 locals() 來實現。

def dynamic_variable(name, value):
    globals()[name] = value  # 動態創建全局變量


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

這個例子演示了如何通過 globals() 動態創建全局變量。