Python 范围规则是否符合词法范围的定义？答案

【问题标题】：Does Python scoping rule fits the definition of lexical scoping?Python 范围规则是否符合词法范围的定义？
【发布时间】：2018-07-31 01:36:37
【问题描述】：

According to my programming language class，使用词法作用域

的语言

函数的主体是在函数是定义的，而不是函数被调用的环境。

例如，SML 遵循以下行为：

val x = 1
fun myfun () =
    x
val x = 10
val res = myfun()  (* res is 1 since x = 1 when myfun is defined *)

另一方面，Python 不遵循这种行为：

x = 1
def myfun():
    return x
x = 10
myfun()  # 10 since x = 10 when myfun is called

那么为什么is Python described as using lexical scoping？

【问题讨论】：

好问题。它帮助我找到、研究、理解（更好地）这件事。我添加了一个简短的答案，(i) 给出了一个实际的例子，(ii) 尝试消除围绕该主题的迷雾：stackoverflow.com/a/64000265/687896。如果您愿意，我将不胜感激您的 cmets。

标签： python scope sml

【解决方案1】：

您的 Python myfun 正在使用定义它的环境中的 x 变量，但该 x 变量现在拥有一个新值。词法作用域意味着函数会记住定义它们的变量，但这并不意味着它们必须在函数定义时对这些变量的值进行快照。

您的标准 ML 代码有两个 x 变量。 myfun 正在使用第一个变量。

【讨论】：

换句话说，我们可以说Python的行为是词法作用域和赋值的结合吗？（相比之下，SML 没有赋值，所以有两个 x 变量。）
@Heisenberg 不，Python 使用词法作用域，但它也有可变作用域，而 ML 没有。
@abarnert 我不认为我听说过可变范围并且谷歌没有给出好的结果。能给个参考吗？（我对 Python 中的不可变和可变对象很熟悉，但我不认为这就是您在这里所指的）。
@Heisenberg 这只是意味着您可以分配给一个变量——或者，用不同的术语，在同一个命名空间内重新绑定一个变量。也许说 namespace 是可变的比 scope 更清楚一些。甚至命名空间中的变量是可变的——这是实际使用而不是设计语言的人们通常关心的。

【解决方案2】：

在 Python 中，就像在 SML 或（现代）Lisp 中一样，函数的主体在定义它的环境中进行评估。因此，所有三种语言都是词法范围的。

在 Python 和 Lisp 中，环境是可变的。也就是说，您可以为现有变量分配一个新值，这会改变该变量所属的环境。在该环境中定义的任何函数都将在该环境中进行评估——这意味着它们将看到变量的新值。

在 SML 中，环境是不可变的；环境不能改变，没有新值，所以函数是否会看到新值是毫无疑问的。

语法可能有点误导。在 ML 中，val x = 1 和 val x = 10 都定义了一个全新的变量。在 Python 中，x = 1 和 x = 10 是赋值语句——它们重新赋值给一个现有的变量，如果还没有那个名称，则只定义一个新变量。（你在 Lisp 中看不到这一点，例如，let 和 setq 很难混淆。）

顺便说一句，具有可变变量的闭包在功能上等同于可变对象（在 OO 意义上），因此 Lisp（和 Python）的这一特性在传统上非常重要。

作为旁注，Python 实际上对全局命名空间（以及它上面的内置函数）有一些特殊的规则，因此您可能会争辩说，您的示例中的代码在技术上并不依赖于词法范围。但是如果你把整个东西放在一个函数中并调用那个函数，那么它肯定是一个词法作用域的例子，所以这里的全局问题真的不那么重要。

【讨论】：

【解决方案3】：

除了@abarnert 和@user2357112 的响应之外，它可能会帮助您考虑Python 代码的SML 等效项：

val x = ref 1
fun myfun () = !x
val () = x := 10
val res = myfun ()

第一行声明了一个变量x，它引用一个整数并将引用的单元格设置为1。函数体取消引用x以返回被引用单元格中的值。第三行将引用的单元格设置为 10。第四行中的函数调用现在返回 10。

我使用尴尬的val () = _ 语法来修复排序。添加该声明仅仅是因为它对x 的副作用。也可以写成：

val x = ref 1
fun myfun () = !x;
x := 10;
val res = myfun ()

环境是不可变的——特别是x 总是指向同一个内存单元——但是一些数据结构（参考单元和数组）是可变的。

【讨论】：

【解决方案4】：

TL;DR（下）给出了 Python 词法作用域在工作中的简单示例...

但首先让我添加一些基本原理，以帮助我理解这件事（并写下这个答案）。

在 Python 中评估变量时有两个概念相互重叠，可能会造成一些混淆：

一种是 Python 执行递归（内存范围）查找来评估变量，著名的 BGEL 顺序（内置
另一个是定义和/或评估函数的范围

正如 OP 所说，当我们可以切换变量的值（“x”）或者我们可以定义一个函数（使用“x”）时，Python 看起来并没有词法范围甚至先验地声明其中的变量（“x”）；例如，

> def f():
      print(x)
> x = 1
> f()
1

这可能会混淆关于变量名称绑定和内存中实际对象的知识，使变量的值的概念有些松散（与其他语言如 C 相比）。

TL;DR

Python 词法作用域在工作：

> def f():
      print(x)

> def g(foo):
      x = 99
      foo()
      print(x)

> x = 1
> g(f)
1
99

然后我们可以看到评估变量的递归 (BGEL) 范围搜索策略尊重定义函数“f()”的本地及以上范围。

【讨论】：