嵌套函数作用域中的UnboundLocalError

Question

我有这样的代码（简化版）：

def outer():
    ctr = 0

    def inner():
        ctr += 1

    inner()

但是 ctr 出现了错误：

Traceback (most recent call last):
  File "foo.py", line 9, in <module>
    outer()
  File "foo.py", line 7, in outer
    inner()
  File "foo.py", line 5, in inner
    ctr += 1
UnboundLocalError: local variable 'ctr' referenced before assignment

我该怎么解决这个问题呢？我以为嵌套作用域可以让我这样做。我试过使用 'global'，但还是不行。

Answer 1

如果把 ctr 这个变量放在 outer 之外（也就是放在全局范围内），或者放在其他的类/函数里，会怎么样呢？这样做的话，这个变量就可以被访问和修改了。

Answer 2

解释

每当在一个函数内部给一个变量赋值时，Python就会把这个变量当作该函数的一个局部变量。这意味着即使赋值的操作没有执行，只要在函数里有赋值的代码，Python就会认为这个变量是局部的。比如说，ctr += 1这行代码包含了对ctr的赋值，所以Python认为ctr是inner函数的局部变量。因此，它根本不会去查看在outer函数中定义的ctr的值。Python看到的情况大致是这样的：

def inner():
    ctr = ctr + 1

大家应该都同意，这段代码会出错，因为ctr在被定义之前就被访问了。

（想了解更多关于Python如何决定变量作用域的内容，可以查看官方文档或这个问题。）

解决方案（在Python 3中）

Python 3引入了nonlocal语句，它的作用和global语句类似，但可以让我们访问外层函数的变量（而不是全局变量）。只需在inner函数的顶部添加nonlocal ctr，问题就解决了：

def outer():
    ctr = 0

    def inner():
        nonlocal ctr
        ctr += 1

    inner()

变通方法（在Python 2中）

由于Python 2中没有nonlocal语句，我们需要想办法解决。这里有两种简单的变通方法：

• 去掉对ctr的所有赋值

  因为Python只把ctr当作局部变量是因为有赋值操作，所以如果我们去掉对ctr的所有赋值，问题就会消失。但我们怎么能在不赋值的情况下改变这个变量的值呢？很简单：我们把这个变量放在一个可变对象里，比如列表。这样我们就可以修改这个列表，而不需要给ctr赋值：

  def outer():
      ctr = [0]
  
      def inner():
          ctr[0] += 1
  
      inner()
  

• 将ctr作为参数传递给inner

  def outer():
      ctr = 0
  
      def inner(ctr):
          ctr += 1
          return ctr
  
      ctr = inner(ctr)
  

Answer 3

如果你在使用Python 3，你可以用nonlocal这个关键词来重新绑定一个非本地的名字，也就是说可以改变它的值。

def outer():
    ctr = 0

    def inner():
        nonlocal ctr
        ctr += 1

    inner()

如果你在使用Python 2，因为没有nonlocal这个关键词，你需要在不重新绑定名字的情况下进行加法操作（也就是把计数器作为某个名字的一个项目或者属性来使用，而不是直接作为一个名字）。比如：

...
ctr = [0]

def inner():
    ctr[0] += 1
...

当然，在其他地方使用ctr的时候，要用ctr[0]来代替直接使用ctr。