当重新分配后首次使用时的UnboundLocalError局部变量

Question

以下代码在Python2.5和3.0中都能正常工作：

a, b, c = (1, 2, 3)

print(a, b, c)

def test():
    print(a)
    print(b)
    print(c)    # (A)
    #c+=1       # (B)
test()

然而，当我取消注释行（B）时，在行（A）处会得到一个UnboundLocalError: 'c' not assigned。正确打印a和b的值。这让我完全困惑，原因有二：

1. 为什么在第（a）行由于第（B）行上稍后的语句而引发运行时错误？

2. 为什么变量a和b按预期打印，而c会引发错误？

我能想到的唯一解释是，一个局部变量c是由赋值c+=1创建的，它在创建局部变量之前就接管了“全局”变量c。当然，变量在存在之前“窃取”作用域是没有意义的。

有人能解释一下这种行为吗？

Answer 1

Python有点奇怪，因为它将所有内容都保存在字典中，用于不同的范围。原来的a，b，c在最上面的范围内，所以在最上面的字典里。函数有自己的字典。当到达print(a)和print(b)语句时，字典中没有该名称的内容，因此Python会查找列表并在全局字典中找到它们。

现在我们来讨论c+=1，这当然相当于c=c+1。当Python扫描那一行时，它会说“aha，有一个名为c的变量，我会把它放到我的本地作用域字典中。”然后当它在赋值的右边为c寻找一个c的值时，它会找到它的名为c的本地变量，它还没有值，因此抛出错误。

上面提到的语句global c只是告诉解析器它使用全局作用域中的c，因此不需要新的语句。

它之所以说这行代码有问题，是因为它在尝试生成代码之前有效地查找了名称，所以在某种意义上说它还没有真正执行这行代码。我认为这是一个可用性缺陷，但一般来说，只要学会不要把编译器的消息也当真就好了。

如果有什么安慰的话，我可能花了一天的时间来研究和试验这个问题，直到我发现Guido写了一些关于解释一切的字典的东西。

更新，请参阅评论：

它不会扫描代码两次，但它会分两个阶段扫描代码，即词法分析和解析。

考虑一下这一行代码的解析是如何工作的。lexer读取源文本并将其分解为lexems，这是语法的“最小组件”。所以当它触线的时候

c+=1

它把它分解成

SYMBOL(c) OPERATOR(+=) DIGIT(1)

解析器最终希望将其生成一个解析树并执行它，但是由于它是一个赋值，在它执行之前，它会在本地字典中查找名称c，看不到它，并将其插入字典中，将其标记为未初始化。在完全编译的语言中，它只需进入symbol表并等待解析，但是由于它不会有第二次传递的奢侈，lexer会做一些额外的工作，以使以后的生活更轻松。只有这样，它才能看到运算符，看到规则说“如果有运算符+=左侧必须已初始化”，并说“哎哟！”

这里的要点是，它还没有真正开始分析行。这一切都是在某种程度上为实际的解析做准备，因此行计数器没有前进到下一行。因此，当它发出错误信号时，它仍然认为它在前一行。

正如我所说，你可以说这是一个可用性缺陷，但实际上这是一个相当普遍的事情。有些编译器对此比较诚实，说“第XXX行或第XXX行附近有错误”，但这一行没有

Answer 2

看一看拆卸过程可能会清楚发生了什么：

>>> def f():
...    print a
...    print b
...    a = 1

>>> import dis
>>> dis.dis(f)

  2           0 LOAD_FAST                0 (a)
              3 PRINT_ITEM
              4 PRINT_NEWLINE

  3           5 LOAD_GLOBAL              0 (b)
              8 PRINT_ITEM
              9 PRINT_NEWLINE

  4          10 LOAD_CONST               1 (1)
             13 STORE_FAST               0 (a)
             16 LOAD_CONST               0 (None)
             19 RETURN_VALUE

如您所见，访问a的字节码是LOAD_FAST，访问b的字节码是LOAD_GLOBAL。这是因为编译器已识别出函数内分配给的，并将其分类为局部变量。全局变量的局部变量访问机制与全局变量的访问机制有本质的不同，全局变量在帧的变量表中静态地分配一个偏移量，这意味着查找是一个快速索引，而不是全局变量更昂贵的dict查找。因此，Python将print a行读取为“获取插槽0中保存的局部变量'a'的值并打印它”，当它检测到该变量仍然未初始化时，会引发异常。

Answer 3

Python对函数中的变量的处理方式不同，这取决于您是从函数内部还是外部为变量赋值。如果在函数中分配了变量，则默认情况下将其视为局部变量。因此，当您取消注释该行时，您试图在为其赋值之前引用局部变量c。

如果希望变量c引用在函数之前分配的全局c = 3，请将

global c

作为函数的第一行。

至于python 3，现在

nonlocal c

可以用来引用最近的封闭函数作用域，该作用域具有c变量。