スコープ

復習がてら、変数について見てみよう。

これまでは、ある変数は、初めて使った (定義した) ところから最後まで使うことができた。

# test

a = 10

print(a)

この場合、3行目以降で変数 a を使うことができる。

関数 では、引数はその関数内でのみ使用できると学んだ。 これについて、きちんと確認してみよう。

例えば、次の関数を使ってみよう。 このとき、 num_from はこの関数内でのみ使用できる変数である。

def calc_sum3(num_from):
    summation = 3 * num_from + 3
    return summation

従って、次のプログラムはエラーとなる:

def calc_sum3(num_from):
    summation = 3 * num_from + 3
    return summation


print(num_from)    # エラー

もしかすると、「 calc_sum3() を実行していないせいで num_from がまだ作られていないのでは?」と思うかもしれない。 しかし、次のプログラムもやはりエラーとなる。

def calc_sum3(num_from):
    summation = 3 * num_from + 3
    return summation


print(calc_sum3(1))
print(num_from)    # エラー

つまり、引数はその関数内でしか使えない。

もう一度、次の関数を見てみよう。

def calc_sum3(num_from):
    summation = 3 * num_from + 3
    return summation

このとき summation もこの関数内でのみ使える変数である。 従って、次のプログラムはエラーとなる

def calc_sum3(num_from):
    summation = 3 * num_from + 3
    return summation


print(summation)    # エラー

では、次の場合はどうなるであろうか?

summation = 10

def calc_sum3(num_from):
    summation = 3 * num_from + 3
    print("summation in calc_sum3():", summation)
    return summation


print("summation:", summation)
print("result of calc_sum3():", calc_sum3(1))
print("summation:", summation)

このプログラムでは 3 つの変数が使われている。 一つは num_from 、もう一つは関数の 外 の summation 、 そして、関数の 中 の summation である。 最後の二つはたまたま同じ summation という名前を持っているが、実際には別の変数である。

もう少し詳しく説明すると、まず1行目で summation が作られる。 その後 calc_sum3() が呼ばれる (最後から二行目) と、新しい summation が作られる。 このとき1行目で定義された summation は見えなくなるが、消えてはいない。 calc_sum3() の実行が終わると、 calc_sum3() で作られた方の summation は消えてしまい、その結果、もともとの summation が再び見えるようになる。 そのため最後の print(summation) では、一行目で作られた summation の値である 10 が表示される。

上記のような変数の有効範囲をスコープと呼ぶ。 関数の場合は、変数の有効範囲はその関数内に限られており、これをローカルスコープと呼ぶ。 また、ローカルスコープ内の変数をローカル変数と呼ぶ。

上の練習問題において一行目の summation は原則としてプログラム全体で有効であるので、この有効範囲を「グローバルスコープ」と言い、 このような変数を「グローバル変数」と呼ぶ。

ただし、 グローバル変数は原則使用すべきではない。 短いプログラムの場合は問題が発生しにくいが、プログラムの規模が大きくなってくると様々な弊害が出てくる。 なにか問題が判明したとき、それがグローバル変数に起因していると、特にその変数がプログラムのあちこちで使われていると、 問題の発生箇所を特定するのが難しい。 例えば、ある変数に想定外の値が入っていた場合、それがローカル変数であった場合は、その関数内の処理が間違っているか、その関数の呼び出し (引数) の問題である可能性が高い。 しかし、その変数がグローバル変数であった場合は、原因箇所の絞り込みが難しくなりがちである。

従って、変数のスコープはできるだけ狭くするべきである。

そしてこのことから、次のことが言える。

言い方を変えると、関数は

• 引数のみを通じて外部の情報 (外部からの指示) を受けとり、

• 返り値でのみ外部へ情報を渡し、

• それ以外、外部には一切影響を与えない

ように書くべきである。

もう少し具体的に言いかえるなら、

• 関数では、引数とその関数内で定義した変数のみを使用し、

• 関数外にある変数を関数内で直接読んだり変更したりしないようにすべきである

と言える。

繰り返しになるが、良いプログラムというのは、間違いが起こりにくい、あるいは万一起こっても発見がしやすいようなものである。 最初のうちは実践するのは難しいであろうが、このことは頭の片隅には置いておいて欲しい。

x = 10

if x > 5:
    x = 100
else:
    x = 0

print(x)