Область видимости

Теория

У каждого имени есть область видимости — часть программы, где оно доступно. Переменные, созданные внутри функции, локальные: они живут только во время вызова и снаружи не видны. Переменные уровня модуля (файла) — глобальные: их можно читать из любой функции. Когда Python встречает имя, он ищет его по правилу LEGB: Local → Enclosing (внешняя функция) → Global → Built-in (встроенные print, len…), и берёт первое найденное.

Ловушка в том, как Python решает, что имя локальное: любое присваивание имени внутри функции делает его локальным во всей функции — даже в строках выше присваивания. Поэтому count += 1 для глобального счётчика падает с UnboundLocalError. Изменить глобальное имя можно через global, а имя внешней функции — через nonlocal, но в обычном коде это признак плохого дизайна: функция, которая меняет глобальное состояние, непредсказуема и плохо тестируется. Надёжнее принимать данные параметрами и возвращать результат.

Наглядно

Рисунок 1. Области видимости вложены друг в друга. Имя ищется от текущей функции наружу; первое найденное побеждает.

Таблица 1. Что можно делать с глобальным именем изнутри функции.

На практике

Задача: написать функции расчёта налога и учёта заказов и разобраться, какие имена они видят и могут менять.

Шаг 1. Не видим локальные имена снаружи

Переменная, созданная в функции, исчезает после вызова:

def calc_tax(price):
    tax = price * 20 // 100
    return tax

print(calc_tax(1499))
print(tax)

Результат:

299
NameError: name 'tax' is not defined. Did you mean: 'max'?

Подсказка «Did you mean» здесь мимо: Python просто нашёл похожее встроенное имя. Причина ошибки — tax существует только внутри calc_tax.

Шаг 2. Читаем глобальную константу

Чтение глобального имени из функции работает:

TAX_RATE = 20

def calc_tax(price):
    return price * TAX_RATE // 100

print(calc_tax(1499))

Результат:

299

Шаг 3. Создаём локальное имя присваиванием

Присваивание внутри функции не трогает глобальное имя — создаётся новое локальное с тем же названием:

def special_offer(price):
    TAX_RATE = 0
    return price * TAX_RATE // 100

print(special_offer(1499), TAX_RATE)

Результат:

0 20

Шаг 4. Получаем UnboundLocalError

Счётчик заказов увеличивается внутри функции:

orders_count = 0

def register_order():
    orders_count += 1

register_order()

Результат:

UnboundLocalError: cannot access local variable 'orders_count' where it is not associated with a value

+= — это присваивание, значит orders_count локальное во всей функции. Чтобы прибавить 1, его сначала нужно прочитать — а локального значения ещё нет.

Шаг 5. Меняем глобальное имя через global

global говорит Python: это имя — глобальное:

def register_order():
    global orders_count
    orders_count += 1

register_order()
register_order()
print(orders_count)

Результат:

2

Работает, но теперь результат функции зависит от того, сколько раз и в каком порядке её вызывали где-то ещё. Такой код трудно тестировать и отлаживать.

Шаг 6. Передаём и возвращаем вместо global

Та же логика без скрытого состояния: функция получает текущее значение и возвращает новое:

def next_order_number(last_number):
    return last_number + 1

number = 1041
number = next_order_number(number)
print(number)

Результат:

1042

Всё, от чего зависит результат, видно в вызове.

Шаг 7. Замечаем скрытое изменение объекта

Изменять глобальный (или переданный) объект можно и без global — и это тоже легко сделать случайно:

def with_gift(cart):
    cart.append("открытка")
    return cart

my_cart = ["мышь"]
gift_cart = with_gift(my_cart)
print(my_cart)

Результат:

['мышь', 'открытка']

Функция вернула корзину с подарком, но заодно изменила исходную. Если это не задумано — создавайте новый список: return cart + ["открытка"].

Частые ошибки

• UnboundLocalError. Присваивание имени где угодно в функции делает его локальным во всей функции — чтение до присваивания падает.
• global для обмена данными между функциями. Скрытое состояние делает функции зависимыми от порядка вызовов. Передавайте параметры и возвращайте результат.
• Невидимое изменение переданного списка. cart.append(...) внутри функции меняет объект вызывающего кода. Нужна новая коллекция — создавайте её.
• Затенение встроенных имён. Локальная переменная sum или list перекрывает встроенную функцию до конца функции.
• Ожидание, что локальная переменная доступна снаружи. После вызова локальные имена исчезают — нужный результат возвращают через return.

Итог

Поиск имён

• LEGB: Local → Enclosing → Global → Built-in; первое найденное побеждает.
• Локальные имена живут только во время вызова.

Присваивание

• Любое присваивание имени (в том числе +=) делает его локальным во всей функции.
• Чтение такого имени до присваивания — UnboundLocalError.
• global x / nonlocal x — присваивать глобальное / внешнее имя.

Хорошая практика

• Данные — через параметры, результат — через return; global — почти никогда.
• Не меняйте переданные изменяемые объекты, если это не цель функции.

Вопросы на собеседовании

Глубже

Почему присваивание делает имя локальным ещё до выполнения функции и как это видно в байткоде — в курсе «Python под капотом», тема «Область видимости: ловушки».