2.3 变量和常量

变量是计算机内存中的一块区域，变量可以存储任何值，而且值可以改变。常量是一块只读的内存区域，常量一旦初始化就不能修改。

2.3.1 变量的命名

变量由字母、数字或下划线组成。变量的第1个字符必须是字母或下划线，其他字符可以由字母、数字或下划线组成。例如：

01 # 正确的变量命名
02 var_1=1
03 print (var_1)
04 _var1=2
05 print( _var1)

【代码说明】

❑第2行代码定义了一个名为var_1的变量，该变量的初始值为1。这个变量以字母开头，后面的字符由字母、下划线和数字组成。

❑第3行代码输出结果如下。

1

❑第4行代码定义了一个名为_var1的变量，该变量的初始值为2。这个变量以下划线开头，后面的字符由字母和数字组成。

❑第5行代码输出结果如下。

2

下面这段代码演示了错误的变量命名方式。

01 # 错误的变量命名
02 1_var=3
03 print (1_var)
04 $var=4
05 print ($var)

【代码说明】

❑第2行代码定义了一个名为1_var的变量，该变量以数字开头，后面的字符由字母、下划线组成。

❑第3行代码，变量以数字开头，不符合变量命名的规则。提示如下错误：

SyntaxError: invalid syntax

❑第4行代码定义了一个名为$var的变量，该变量以$符号开头。

❑第5行代码，变量以$符号开头，不符合变量命名的规则。提示如下错误：

SyntaxError: invalid syntax

2.3.2 变量的赋值

Python中的变量不需要声明，变量的赋值操作即是变量声明和定义的过程。每个变量在内存中创建，都包括变量的标识、名称和数据这些信息。例如：

x=1

上面的代码创建了一个变量x，并且赋值为1，如图2-1所示。

Python中一次新的赋值，将创建一个新的变量。即使变量的名称相同，变量的标识并不相同。下面的代码演示了Python的变量声明以及赋值操作。

01 # 一次新的赋值操作，将创建一个新的变量
02 x=1
03 print (id(x))
04 x=2
05 print( id(x))

【代码说明】

❑第2行代码定义了一个名为x的变量，该变量的初始值为1。

❑第3行代码，输出变量x的标识。输出结果如下。

11229424

❑第4行代码再次定义了一个x的变量，该变量的初始值为2。该变量与前面的变量x并不是同一变量。

❑第5行代码，输出变量x的标识。输出结果如下。

11229412

如果变量没有赋值，Python将认为该变量不存在。例如：

print y

运行后，解释器提示：

NameError: name 'y' is not defined

在变量y没有赋值的前提下，不能直接输出y的值。每个变量在使用前都必须赋值，这样可以避免由于变量的空值引起的一些异常。Python支持对一些变量同时赋值的操作，例如：

01 # 给多个变量赋值
02 a=(1, 2, 3)
03 (x, y, z)=a
04 print( "x =", x)
05 print( "y =", y)
06 print( "z =", z)

【代码说明】

❑第2行代码定义了一个序列a，这个序列有3个值：1、2、3。

❑第3行代码，把序列a的值分别赋值给序列(x, y, z)中的变量x、y、z。

❑第4行代码输出变量x的值。输出结果：

x=1

❑第5行代码输出变量y的值。输出结果：

y=2

❑第6行代码输出变量z的值。输出结果：

z=3

通过序列的装包和拆包操作，实现了同时给多个变量赋值。关于序列的概念参见第4章的内容。

2.3.3 局部变量

局部变量是只能在函数或代码段内使用的变量。函数或代码段一旦结束，局部变量的生命周期也就结束。局部变量的作用范围只在其被创建的函数内有效。例如，文件1的fun()中定义了一个局部变量，则该局部变量只能被fun()访问，而不能被fun2()访问，也不能被文件2访问，如图2-2所示。

下面定义了一个函数fun()，该函数中定义了一个局部变量。

01 # 局部变量
02 def fun():
03+local=1
04+print(local)
05 fun()

【代码说明】

❑第2行代码定义了一个函数fun()。

❑第3行代码定义了一个局部变量local。

❑第4行代码输出local的值。输出结果如下。

1

❑第5行代码调用函数fun()。此时已超出local变量的作用范围。

2.3.4 全局变量

全局变量是能够被不同的函数、类或文件共享的变量，在函数之外定义的变量都可以称为全局变量。全局变量可以被文件内部的任何函数和外部文件访问。例如，如果文件1中定义了一个全局变量，文件1中的函数fun()可以访问该全局变量。此外，该全局变量也能被文件1、文件2访问，如图2-3所示。

全局变量通常在文件的开始处定义。下面定义了两个全局变量_a、_b和两个函数add()、sub()，这两个函数将调用全局变量执行加法和减法计算。

01 # 在文件的开头定义全局变量
02 _a=1
03 _b=2
04 def add():
05+global _a
06+_a=3
07+return "_a+_b =", _a+_b
08 def sub():
09+global _b
10+_b=4
11+return "_a-_b =", _a-_b
12 print (add())
13 print( sub())

【代码说明】

❑第2行代码定义了一个名为_a的全局变量，这个变量的作用范围从定义处到文件的结尾。之所以使用下划线是为了区分于其他变量，引起程序员对全局变量出现的重视。

❑第3行代码定义了一个名为_b的全局变量。同样，变量_b的作用范围从定义处到文件的结尾。

❑第4行代码定义了一个函数add()，用于执行加法计算。

❑第5行代码引用全局变量_a。这里使用了global关键字，global用于引用全局变量。

❑第6行代码对全局变量_a重新赋值。

❑第7行代码返回_a+_b的值。

❑第8行代码定义了一个函数sub()，用于执行减法运算。函数内的实现方式和add()相同。

❑第12代码调用函数add()。输出结果如下。

('_a+_b =', 5)

❑第13行代码调用函数sub()。输出结果如下。

('_a-_b =', -1)

如果不使用global关键字引用全局变量，而直接对_a、_b赋值，将得到不正确的结果。

01 # 错误地使用全局变量
02 _a=1
03 _b=2
04 def add():
05+_a=3
06+return "_a+_b =", _a+_b
07 def sub():
08+_b=4
09+return "_a-_b =", _a-_b
10 print (add())
11 print (sub())

【代码说明】

❑第5行代码中的_a并不是前面定义的全局变量，而是函数add()中的局部变量。虽然输出的结果相同，但是运算的对象并不相同。

❑第6行代码中的_b还是前面定义的全局变量_b。

❑第8行代码中的_b是局部变量。

❑第10行代码的输出结果如下。

('_a+_b =', 5)

❑第11行代码的输出结果如下。

('_a-_b =', -3)

同样可以把全局变量放到一个专门的文件中，便于统一管理和修改。创建一个名为gl.py的文件。

01 # 全局变量
02 _a=1
03 _b=2

【代码说明】pl.py创建了两个全局变量_a和_b。

再创建一个调用全局变量的文件use_global.py。

01 # 调用全局变量
02 import gl
03 def fun():
04+print(gl._a)
05+print(gl._b)
06 fun()

【代码说明】

❑第2行代码导入前面创建的文件gl.py，即模块gl。

❑第3行代码定义了一个函数fun()，该函数调用全局变量_a和_b。这里不需要使用global引用gl.py中的全局变量，因为前导符可以定位全局变量_a和_b。

❑第4行代码输出_a的值，使用前导符gl定位。输出结果：

1

❑第5行代码输出_b的值，使用前导符gl定位。输出结果：

2

❑第6行代码调用fun()。

应该尽量避免使用全局变量。因为不同的模块都可以自由地访问全局变量，可能会导致全局变量的不可预知性。对于gl.py中的全局变量，如果程序员甲修改了_a的值，程序员乙同时也要使用_a，这时可能导致程序中的错误。这种错误是很难发现和更正的。

全局变量降低了函数或模块之间的通用性，不同的函数或模块都要依赖于全局变量。同样，全局变量降低了代码的可读性，阅读者可能并不知道调用的某个变量是全局变量。

2.3.5 常量

常量是指一旦初始化后就不能改变的变量。例如，数字5、字符串“abc”都是常量。C++中使用const关键字指定常量，Java使用static和final关键字指定常量，而Python并没有提供定义常量的关键字。Python是一门功能强大的语言，可以自己定义一个常量类来实现常量的功能。在《Python Cookbook》一书中定义了一个常量模块const。

01 class _const:+# 定义常量类_const
02+class ConstError(TypeError): pass+# 继承自TypeError
03+def __setattr__(self,name,value):
04+if self.__dict__.has_key(name):+# 如果__dict__中不包含对应的key则抛出错误
05+raise self.ConstError, "Can't rebind const(%s)"%name
06+self.__dict__[name]=value
07 import sys
08 sys.modules[__name__]=_const()+# 将const注册进sys.modules的全局dict中

【代码说明】

❑这个类定义了一个方法__setattr__()和一个异常类型ConstError，ConstError类继承自TypeError。通过调用类自带的字典__dict__，判断定义的常量是否包含在字典中。如果字典中包含此常量，将抛出异常。否则，给新创建的常量赋值。

❑最后两行代码的作用是把const类注册到sys.modules这个全局字典中。

以下代码在use_const.py中调用const，定义常量。

01 import const
02 const.magic=23
03 const.magic=33

【代码说明】

❑第1行代码导入const模块。

❑第2行代码定义了一个常量magic。

❑第3行代码修改常量magic的值，抛出异常。

const.ConstError: Can't rebind const(magic)