在 Python 编程中，变量的作用域决定了变量的可访问性和生命周期。nonlocal 和 global 关键字是用于管理变量作用域的两个重要工具。理解它们的用法对编写高效、清晰的代码至关重要。
global 关键字的工作机制
global 关键字用于声明函数内部的变量为全局变量，即使在函数内部对其进行赋值，该变量也会影响到全局作用域中的同名变量。
基本示例
代码语言：javascript复制x = 10
def modify_global():
global x
x = 20
modify_global()
print(x) # 输出: 20
在这个例子中，global 关键字声明 x 变量为全局变量，因此在 modify_global 函数中修改 x 的值会直接影响全局作用域中的 x。
底层逻辑
从底层逻辑来看，当我们在函数内部使用 global 关键字声明一个变量时，Python 解释器会将该变量绑定到全局作用域。此时，无论在函数内部还是外部，该变量都指向同一内存地址。
x = 10
def modify_global():
global x
x = 20
print(f"Inside function: x = {x} (id: {id(x)})")
modify_global()
print(f"Outside function: x = {x} (id: {id(x)})")
# 输出（id每次运行会变）
# Inside function: x = 20 (id: 3110893022096)
# Outside function: x = 20 (id: 3110893022096)
在此代码中，我们可以看到无论是在函数内部还是外部，x 的 id 都相同，说明它们指向的是同一个对象。
nonlocal 关键字的工作机制
nonlocal 关键字用于声明变量为最近外层函数的局部变量。它用于嵌套函数中，使内层函数能够修改外层函数的局部变量。
基本示例
代码语言：javascript复制def outer():
x = 10
print(f"original variable: x = {x} (id: {id(x)})")
def inner():
nonlocal x
x = 20
print(f"Inner function: x = {x} (id: {id(x)})")
inner()
print(f"Outer function: x = {x} (id: {id(x)})")
outer()
输出
代码语言：javascript复制original variable: x = 10 (id: 2474959858256)
Inner function: x = 20 (id: 2474959858576)
Outer function: x = 20 (id: 2474959858576)
在这个例子中，nonlocal 关键字使得 inner 函数能够修改 outer 函数中定义的 x 变量。
底层逻辑
从底层逻辑来看，nonlocal 关键字让嵌套函数在其外层函数的局部作用域中查找变量。当找到目标变量时，它会将其重新绑定到新的值。
def outer():
x = 10
print(f"Outer before inner: x = {x} (id: {id(x)})")
def inner():
nonlocal x
x = 20
print(f"Inner function: x = {x} (id: {id(x)})")
inner()
print(f"Outer after inner: x = {x} (id: {id(x)})")
outer()
输出
代码语言：javascript复制Outer before inner: x = 10 (id: 2256058346064)
Inner function: x = 20 (id: 2256058346384)
Outer after inner: x = 20 (id: 2256058346384)
在此示例中，x 的 id 在 inner 函数调用前后保持不变，表明 nonlocal 关键字使 x 指向了相同的对象。
应用场景
1. 管理全局配置
在复杂项目中，global 关键字可以用于管理全局配置，使其在多个函数中共享。例如：
config = {}
def set_config(key, value):
global config
config[key] = value
def get_config(key):
global config
return config.get(key)
set_config('debug', True)
print(get_config('debug')) # 输出: True
2. 实现闭包
nonlocal 关键字常用于闭包中，使内层函数能够修改外层函数的状态。例如：
def counter():
count = 0
def increment():
nonlocal count
count = 1
return count
return increment
counter_func = counter()
print(counter_func()) # 输出: 1
print(counter_func()) # 输出: 2
3. 控制循环
在需要在嵌套循环中使用内层循环变量控制外层循环时，nonlocal 可以发挥作用。
def loop_control():
loop = True
def inner():
nonlocal loop
for i in range(5):
print(i)
if i == 3:
loop = False
break
while loop:
print("Looping start")
inner()
print("Looping end")
loop_control()
输出
代码语言：javascript复制Looping start
0
1
2
3
Looping end
小结
global关键字是用来声明全局变量的，它允许你在局部作用域中修改全局变量。nonlocal关键字是用来声明外层局部变量的，它允许你在嵌套函数中修改外层函数的局部变量。
通过理解和合理使用这两个关键字，你可以更好地管理和控制变量的作用域，避免意外修改或混淆变量。
