Python的LEGB作用域是什么？

面试官问："Python如何查找变量？什么是LEGB规则？"

很多人只知道"局部变量和全局变量"，但说不清楚嵌套函数的作用域、为什么有时会报UnboundLocalError，以及Built-in作用域包含什么。

简要回答

Python使用LEGB规则查找变量，按以下顺序依次搜索：

• L（Local）：当前函数的局部作用域。
• E（Enclosing）：外层函数的局部作用域（闭包）。
• G（Global）：模块的全局作用域。
• B（Built-in）：内置作用域，包含len、print等内置函数和异常。

查找时从内向外，找到第一个匹配的名字就停止。如果四层都找不到，抛出NameError。

赋值默认创建局部变量。如果函数内对一个名字赋值，Python认为它是局部变量，查找时只在局部作用域找；如果赋值前尝试读取，会抛出UnboundLocalError。

详细回答

四层作用域

x = "global"  # Global作用域

def outer():
    y = "enclosing"  # Enclosing作用域
    
    def inner():
        z = "local"  # Local作用域
        print(z)  # local，找到L
        print(y)  # enclosing，L找不到，找E
        print(x)  # global，L和E找不到，找G
        print(len)  # <built-in function len>，L、E、G找不到，找B
    
    inner()

outer()

inner函数查找变量时：

1. 先在自己的局部作用域（L）找。
2. 找不到，到外层函数outer的作用域（E）找。
3. 还找不到，到模块全局作用域（G）找。
4. 最后到内置作用域（B）找。

Built-in作用域

内置作用域包含Python自动导入的所有内置函数、异常和常量：

print(__builtins__.__dict__.keys())
# dict_keys(['__name__', '__doc__', 'abs', 'all', 'any', ..., 'len', 'print', 'range', ...])

可以在任何地方使用len、print、range等，不需要导入，因为它们在Built-in作用域中。

Enclosing作用域与闭包

嵌套函数可以访问外层函数的局部变量：

def outer():
    count = 0
    
    def inner():
        print(count)  # 访问外层函数的局部变量
    
    inner()  # 0

outer()

inner的Enclosing作用域是outer的局部作用域。这是闭包的基础。

赋值创建局部变量

函数内对名字赋值，Python认为它是局部变量：

x = 10

def func():
    x = 20  # 创建局部变量x，覆盖全局x
    print(x)  # 20

func()
print(x)  # 10，全局x未被修改

UnboundLocalError陷阱

x = 10

def func():
    print(x)  # UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment
    x = 20

func()

为什么会报错？因为函数内对x赋值，Python在编译时认为x是局部变量。执行print(x)时，局部作用域中x还没有绑定值，所以抛出UnboundLocalError。

解决方法：用global声明（见下一篇文章《global和nonlocal有什么区别？》）。

全局变量只读不写

函数内可以读取全局变量，但不能修改：

count = 0

def increment():
    count = count + 1  # UnboundLocalError

increment()

右侧的count需要先读取值，但左侧的count是赋值操作，Python认为count是局部变量。在赋值前读取局部变量，抛出UnboundLocalError。

类定义不引入作用域

类定义内的名字不在函数的查找链中：

class MyClass:
    x = 10
    
    def method(self):
        print(x)  # NameError: name 'x' is not defined

obj = MyClass()
obj.method()

method查找x时，按LEGB顺序查找，不会查找类命名空间。必须写成self.x或MyClass.x。

列表推导式的作用域

Python 3中，列表推导式有自己的局部作用域：

x = "global"
result = [x for x in range(3)]
print(x)  # global，推导式内的x不影响外部

推导式的循环变量是局部的，不会泄漏到外层作用域。

知识拓展

Q1：可以在程序中动态修改作用域吗？

不能直接修改作用域链，但可以用locals()和globals()访问作用域字典：

def func():
    x = 10
    print(locals())  # {'x': 10}

x = 20
print(globals()['x'])  # 20

不推荐动态修改globals()返回的字典，可读性差且容易出错。

Q2：del删除变量后，外层同名变量会暴露出来吗？

不会。del删除当前作用域的名字，但不会让外层同名变量在当前作用域可见：

x = 10

def func():
    x = 20
    del x
    print(x)  # NameError: name 'x' is not defined

func()

删除x后，局部作用域中不再有x，查找时会向外层查找，但如果函数内某处对x赋值，Python在编译时就认为x是局部变量，删除后再访问会报错。

Q3：内置函数能被覆盖吗？

可以，但不推荐：

len = 100  # 覆盖内置函数len
print(len([1, 2, 3]))  # TypeError: 'int' object is not callable

全局作用域的len覆盖了Built-in作用域的len。删除后恢复：

del len
print(len([1, 2, 3]))  # 3

Q4：嵌套多层时，查找会跨越多个Enclosing作用域吗？

会：

def outer():
    x = "outer"
    
    def middle():
        def inner():
            print(x)  # outer，逐层向外查找
        inner()
    
    middle()

outer()

inner查找x时，先查Local，再查middle的Enclosing，再查outer的Enclosing，最后在outer的局部作用域找到。

Q5：LEGB规则在模块导入时适用吗？

适用。导入模块后，模块名是全局作用域的名字；模块内的名字在模块自己的全局作用域中。