笔记

Python变量

在Python中，变量是存储数据的容器，用来存储程序运行过程中需要使用的数据。

数据类型决定了变量可以存储的数据种类。Python的变量无需声明类型，赋值后即可创建，且支持动态类型。

命名规则和规范

规则
只能包含大小写字母、数字、下划线
不能以数字开头
严格区分大小写
不能使用Python内置关键字和预留关键字
规范 示例
推荐变量名使用小写字母 + 下划线（蛇形命名法） user_name、max_score
常量使用全大写 + 下划线 MAX_SIZE、PI
见名知意，避免无意义的单字母 用 student_count 而不是 n

变量的本质

Python 中变量存储的其实是对象的引用（可以理解为指向数据的”标签”），也可以说变量是对内存及其地址的抽象。

变量的存储，采用了引用语义的方式，存储的只是一个变量的值所在的内存地址，而不是这个变量本身。

变量所需的存储空间大小一致，因为变量只是保存了一个引用。也被称为对象语义和指针语义。变量的每一次初始化，都开辟了一个新的空间，将新内容的地址赋值给变量

用 id() 函数可以查看变量指向的内存地址：

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a = 100
b = a
print(id(a))  # 例如 4378472752
print(id(b))  # 同一个地址 4378472752

a = 200
print(id(a))  # 例如 4378512757
print(id(b))  # 同一个地址 4378472752

这里 b = a 并不是把 a 的值复制一份给 b，而是让 b 也指向 a 所指向的那个 100。所以即使a重新赋值后，也不会影响b，因为b本身存储的是内存堆中的地址，而a则重新保存了新的内存地址。

如果不使用 b = a，而是各自赋一个值：

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a = 100
b = 100
print(id(a))  # 例如 4378472752
print(id(b))  # 同一个地址！即使没有 b = a

a 和 b 各自独立赋值为 100，id() 居然一样——它们指向了同一个对象。但如果换成一个大数：

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a = 1000
b = 1000
print(id(a))  # 例如 4380123456
print(id(b))  # 不同的地址！

这就是 Python 的小整数池（small integer caching）：Python 启动时会预创建 -5 到 256 之间的所有整数对象。程序中任何用到这个范围内的整数时，都会直接复用池中已有的对象，而不会创建新对象。

  • -5 ~ 256：复用同一个对象

  • 超出这个范围：每次创建新对象

为什么是 -5 到 256？这是 Python 开发者基于大量实际代码统计出来的——程序中出现的整数绝大多数落在这个区间。预创建它们可以避免频繁创建和销毁小整数，提升性能、节省内存。

因为这个机制，对小整数用 is 比较的结果可能”碰巧正确”，但不要依赖它。判断数值相等请始终用 ==。is 只用于判断是否为同一个对象（比如和 None 比较）。

变量作用域

作用域（Scope）是指程序中变量、函数或其他标识符的可见性和可访问性范围。它决定了在代码的哪些部分可以引用或修改某个变量。

Python 中的作用域主要分为以下四种类型：

局部作用域（Local Scope）

  • 定义在函数内部的变量属于局部作用域
  • 只能在函数内部访问
  • 函数执行结束后，局部变量会被销毁

嵌套作用域（Enclosing Scope）

  • 在嵌套函数中，外层函数的作用域
  • 内层函数可以访问外层函数的变量
  • 但不包括全局变量和内置变量

全局作用域（Global Scope）

  • 定义在函数外部的变量属于全局作用域
  • 可以在整个程序中被访问
  • 需要使用 global 关键字在函数内部修改全局变量

内置作用域（Built-in Scope）

  • Python 内置的函数和变量（如 print()、len() 等）
  • 在任何地方都可以访问
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x = 10  # 全局作用域

def outer():
    y = 20  # 嵌套作用域
    
    def inner():
        z = 30  # 局部作用域
        print(x)  # 访问全局变量
        print(y)  # 访问嵌套作用域变量
        print(z)  # 访问局部变量
    
    inner()

outer()

Python 会按照 LEGB 规则（Local -> Enclosing -> Global -> Built-in）查找变量，但不会自动在局部作用域中修改全局变量。

在函数内部修改全局变量需要使用 global 关键字声明
嵌套作用域中修改外层变量需要使用 nonlocal 关键字

变量生命周期

在Python中，变量的创建和销毁是由解释器自动管理的。创建时机是指变量首次被赋值时，解释器为其分配内存空间；销毁时机是指变量不再被引用时，解释器回收其占用的内存。

常见误区或注意事项

  1. 误认为del会立即释放内存：del只是删除引用，实际内存回收由垃圾回收器（GC）决定。
  2. 循环引用导致内存泄漏：相互引用的对象可能无法被自动回收，需手动解除引用。
  3. 全局变量不会自动销毁：除非程序结束或显式删除，否则一直存在。
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# 变量创建
def func():
    a = 10  # 变量a在函数调用时创建
    print(a)

func()  # 输出: 10

# 变量销毁
def func():
    b = 20
    print(b)  # 输出: 20
    return b

x = func()  # 函数执行后，局部变量b被销毁，但值通过x保留
del x      # 显式删除x，内存被回收