Python基础之变量进阶

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。

函数引用的概念

在Python中

• 变量和数据时分开存储的；
• 数据保存在内存中的一个位置；
• 变量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，本质上是自改了数据的引用；即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。

a = 1

id(a)
140721952793280

id(1)
140721952793280

b = a
id(b)
140721952793280

a = 2
id(a)
140721952793312
id(b)
140721952793280

b = a
id(b)
140721952793312
b = 2
id(b)
140721952793312

函数引用理解

我们可以把变量的名字理解为便签纸，而变量名和数据就相当于把便签纸贴在数据上；
当我们a = b时，就是把a，b两张标签纸贴在了同一个数据上，而如果我们把a重新赋值，就是把a的便签纸撕下来贴在另一个数据上，但b的便签纸位置不变；

函数传参与引用的关系

函数参数的传递，实际传送的是对应实参变量的引用，而不是实参保存的数据；

def test(num):
    print("在函数内部%d对应的内存地址是%s" % (num, id(num)))


a = 10

print("a 变量保存数据的内存地址是 %s" % id(a))

test(a)

# a 变量保存数据的内存地址是 140722085962720
# 在函数内部10对应的内存地址是140722085962720

函数返回值与引用

函数的返回值同样也是返回变量的引用，而不是真实的数据；
数据地址本质上就是一个数字；

def test(num):

    result = "test_passWord"

    print("函数内返回值result的内存地址是 %s" % id(result))

    return result


a = 10
r = test(a)
print("返回的 %s 的内存地址是 %s" % (r, id(r)))
# 函数内返回值result的内存地址是 2333111002800
# 返回的 test_password 的内存地址是 2333111002800

可变类型和不可变类型

修改可变类型 是修改数据的内容，而不会修改变量引用的地址；修改可变类型，要用对象.方法()进行修改；
重新赋值会修改变量引用的地址；

不可变类型，内存中的数据不允许被修改：

• 数字类型；
• 元组；
• 字符串；

可变类型，内存中的数据可以被修改：

• 列表；
• 字典；

可变类型修改和重赋值对引用的影响

可变类型比如列表，字典，对它们进行数据修改时，不会对引用的内存地址造成影响；
只有当我们对变量进行重新赋值之后，才会影响引用；

下面举例仅举列表的例子，字典一样，就不赘述了。

# 列表数据修改和重赋值对引用的影响
    a = [1,2,3]
    id(a)
    1956997579272

    a.append(4)
    a
    [1, 2, 3, 4]
    id(a)
    1956997579272
    a.remove(2)
    a
    [1, 3, 4]
    id(a)
    1956997579272
    a.clear()
    a
    []
    id(a)
    1956997579272

    a = ['a','s','d']
    id(a)
    1956997945160

字典的key只能使用不可变类型；
注意：可变类型的数据变化，是通过方法来是实现的；

哈希算法

d = {}
d["name"] = "zhangsan"
d
{'name': 'zhangsan'}
d[1] = "整数"
d
{'name': 'zhangsan', 1: '整数'}
d[(1,)] = "元组"
d
{'name': 'zhangsan', 1: '整数', (1,): '元组'}

d[[1,2,3]] = "列表"
Traceback (most recent call last):
  File "<input>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'

d[{"age":18}] = "字典"
Traceback (most recent call last):
  File "<input>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'dict'

• Python中内置一个名字叫做hash(o)的函数，它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，其作用是提取数据的特征码(指纹)；相同的数据得到相同的结果，不同的数据得到不同的结果；
• 在python中，设置字典的键值对时，会首先对key进行hash，以决定如何在内存中保存字典的数据，以方便后续的字典的增删改查；
• 字典 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；

哈希算法，只能哈希不可变类型；
因为字典的key要使用哈希，所以，字典的key只能是不可变类型；

hash(1)
1

hash("hello")
2061306992742373012
hash("hello python")
9189581639312291988

hash((1,2))
3713081631934410656

hash([1,2])
Traceback (most recent call last):
  File "<input>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'

hash({"age":18})
Traceback (most recent call last):
  File "<input>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'dict'

局部变量和全局变量

局部变量，就是在函数内部定义的变量，仅供函数内部使用；
全局变量，就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。

在其他语言中，大多都不推荐使用全局变量，因为可变范围太大，不可控情况多；

局部变量

局部变量介绍

• 局部变量是在函数内部定义的变量，只能在函数内部使用；
• 函数执行完成后，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，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；

局部变量只能在定义的函数内部使用，不能被函数外部或函数外部函数使用

def demo1():
    num = 10
    print("demo1内部的局部变量num的值为%d" % num)

# 因为num是num1的局部变量，而demo1外面也没有定义num变量，所以本句运行后会报错，注释掉
# print(num)  # NameError: name 'num' is not defined


def demo2():
    # 同样的，demo2重吗既没有num的变量，外部也没有定义全局的num变量，运行会报错，注释掉
    # print(num)  # NameError: name 'num' is not defined
    pass


demo1()  # demo1内部的局部变量num的值为10
demo2()

局部变量的生命周期

当局部变量被执行时创建；当函数执行完后局部变量被系统回收，生命结束；
局部变量在生命周期内可以用来临时存储信息。
用断点可以验证局部变量的生命周期。

不同函数内的同名局部变量

不同函数间可以定义相同名的局部变量，彼此之间互不关联，这就像1班有一个小明，2班也有一个小明，但他们并不是同一个人；

def demo1():
    num = 10
    print("demo1内部的局部变量num的值为%d" % num)  # demo1内部的局部变量num的值为10


def demo2():
    num = 100
    print("demo2的num：", num)  # demo2的num： 100


demo1()  
demo2()

全局变量

全局变量的使用

在所有函数外部定义的变量，就叫做全局变量；
可以给全局所有代码调用，包括全局变量的平行级和下级函数内部；

num = 10
def demo1():
    print("demo1的num", num)
def demo2():
    print("demo2的num", num)

demo1()
demo2()
print(num)

# demo1的num 10
# demo2的num 10
# 10

函数内部不能直接修改全局变量的值

在函数内部，可以直接通过全局变量的引用获取对用的数据；
但是，在python中，函数内部不能直接修改全局变量的值，如果用全局变量名在函数内部重新赋值，本质上只是创建一个同名局部变量而已；

num = 10


def demo1():
    # 这个语句 并不是修改全局变量的值，而是创建一个同名局部变量
    num = 90
    print("demo1的num", num)


def demo2():
    print("demo2的num", num)


demo1()
demo2()
print(num)

# demo1的num 90
# demo2的num 10
# 10

变量查找顺序
注意：函数执行时，需要处理变量时 会：

1. 先从函数内部找指定名称的局部变量，如果有，直接使用；
2. 函数内部没找到变量，就去函数外部找指定名称的全局变量，如果有，直接使用；
3. 还没找到，就报错；

用global在函数内修改全局变量

如果希望在函数内部修改全局变量的值，使用global声明一下变量即可；
global关键字会告诉解释器后面声明的变量是一个全局变量，这样，再使用赋值语句时，就不会创建局部变量了。

num = 10


def demo1():
    # 告诉解释器，这个就是全局变量，不用再创建同名局部变量了
    global num
    num = 90
    print("demo1的num", num)


def demo2():
    print("demo2的num", num)


demo1()
demo2()
print(num)

# demo1的num 90
# demo2的num 90
# 90

全局变量定义的位置

• 在函数中要使用的变量必须在函数被调用前就被定义好，否则会报错；
• 一般讲所有的全局变量都放在其他函数的上方，这样可以确保每个函数都能正确的使用全局变量。

代码结构顺序：

1. shebang
2. import 模块
3. 全局变量
4. 函数定义
5. 执行代码

全局变量命名的建议：全局变量建议在变量名前g_变量名 或者gl_变量名。