解释Python变量作用域

Question

我正在自学Python，并把一些示例代码翻译成这样：

class Student(object):
    def __init__( self, name, a,b,c ):
        self.name = name
        self.a = a
        self.b = b
        self.c = c

    def average(self):
        return ( a+b+c ) / 3.0 

这基本上就是我想要的类定义。

然后在主方法里，我创建了一个实例，并把它叫做 a：

if __name__ == "__main__" :
    a = Student( "Oscar", 10, 10, 10 )

这让我发现，在 main 中声明的变量 a 可以在 average 方法里使用，但为了让这个方法正常工作，我必须输入 self.a + self.b + self.c。

这样做的原因是什么呢？

Answer 1

所有的实例变量都应该用self来调用。

Answer 2

有几个原因，但最主要的一个来自Python的哲学：“显式优于隐式。” 在像C++这样的语言中，类的方法总是有一个隐含的参数this，每次调用这个方法时都会被放到栈上。在这种情况下，如果一个实例变量b和一个全局变量b同时存在，用户可能会只提到b，却不知道自己指的是哪个。这就是为什么Python要求你明确你的作用域，以避免混淆。

当然，还有其他原因。例如，我可以在类外定义一个函数，然后在运行时把它附加到一个类上。比如：

def log(self):
    print "some library function requires all objects to have a log method"
    print "unfortunately we're using the Student class, which doesn't have one"
    print "this class is defined in a separate library, so we can't add the method"
    print "fortunately, we can just add the method dynamically at runtime"

Student.log = log

在这里，self是显式的，这让我们可以很简单地在类外定义一个函数，然后把它附加到那个类上。我并不是经常这样做，但当我需要的时候，这非常有用。

这里还有一个更复杂的例子；假设我们想在一个类里面定义另一个类，比如为了单元测试的目的：

class SomeUnitTests(TestCase):
    def test_something(self):
        class SomeMockObject(SomeActualObject):
            def foo(self2):
                self.assertEqual(self2.x, SOME_CONSTANT)

        some_lib.do_something_with(SomeMockObject)

在这里，显式的self（我们可以叫它任何名字，不一定非得是self）让我们能够区分内外两个类的self。同样，这不是我经常做的事情，但当我这样做时，它非常有用。

Answer 3

变量名（比如 a、b、c）总是分为局部和全局两种作用域（除了嵌套函数，这里不讨论）。这样做的原因是，如果再增加更多的作用域，会让事情变得复杂。例如，在你的 self.a = a 这行代码中，如果变量名 a 被解释为你想要的意思（也就是 self.a），那么这个赋值操作就没有意义了（相当于把自己赋值给自己），这样就需要更多复杂的规则来处理。

所以，当你想要的东西和变量名的简单、直接、优化的行为不同时，使用带有前缀的名称（比如 self.a）是最简单的方法——这样做完全可行，没有复杂的规则，而且可以让编译器有效地优化代码（因为变量名的作用域总是由代码的结构决定，而不是依赖于环境中动态变化的特性）。所以，除了可能对其他语言中更复杂的作用域规则有些怀念，实际上没有理由去复杂化变量名的语义。