Scope

Bis jetzt haben Sie gesehen, dass eine Variable von ihrer ersten Verwendung (Definition) bis zum Ende verwendet werden kann.

# test

a = 10

print(a)

In diesem Fall kann die Variable a ab der dritten Zeile verwendet werden.

In Abschnitt Funktionen haben wir gelernt, dass Argumente nur innerhalb dieser Funktion verwendet werden können. Überprüfen wir das genau.

Verwenden wir zum Beispiel die folgende Funktion. In diesem Fall ist num_from eine Variable, die nur innerhalb dieser Funktion verwendet werden kann.

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

Daher wird das folgende Programm zu einem Fehler führen:

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


print(num_from)    # Fehler

Sie könnten denken: num_from wurde noch nicht erstellt, weil calc_sum3() noch nicht ausgeführt wurde . Aber auch das folgende Programm führt zu einem Fehler.

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


print(calc_sum3(1))
print(num_from)    # Fehler

Dies bedeutet, dass Argumente nur innerhalb dieser Funktion verwendet werden können.

Betrachten wir noch einmal die folgende Funktion.

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

In diesem Programm ist summation ebenfalls eine Variable, die nur innerhalb dieser Funktion verwendet werden kann. Daher wird das folgende Programm zu einem Fehler führen

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


print(summation)    # Fehler

Was passiert nun im folgenden Beispiel?

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)

In diesem Programm werden drei Variablen verwendet. Eine ist num_from, eine andere ist summation außerhalb der Funktion, und eine dritte ist summation innerhalb der Funktion. Die letzten beiden haben zufällig den gleichen Namen summation, sind aber eigentlich unterschiedliche Variablen.

Näher betrachtet wird summation zunächst in der ersten Zeile erstellt. Dann wird calc_sum3() aufgerufen (zweite Zeile vom Ende) und eine neue summation wird erstellt. Jetzt ist die in Zeile 1 definierte summation nicht sichtbar, aber sie ist nicht verschwunden. Wenn die Ausführung von calc_sum3() beendet ist, verschwindet die von calc_sum3() erstellte summation, und die ursprüngliche summation wird wieder sichtbar. Daher zeigt print(summation) in der letzten Zeile den Wert der in der ersten Zeile erstellten summation, nämlich 10, angezeigt.

Der Gültigkeitsbereich einer Variablen, wie oben beschrieben, wird als Scope bezeichnet. Im Falle einer Funktion ist der Gültigkeitsbereich einer Variablen auf den Bereich innerhalb der Funktion beschränkt, was als lokaler Scope bezeichnet wird. Eine Variable in einem lokalen Scope wird als lokale Variable bezeichnet.

In der obigen Übung ist summation der ersten Zeile im Prinzip für das gesamte Programm gültig, so dass dieser Gültigkeitsbereich als globaler Scope bezeichnet wird und eine solche Variable eine globale Variable heißt.

Globale Variablen sollten jedoch in der Regel nicht verwendet werden. Bei kurzen Programmen ist das Auftreten von Problemen unwahrscheinlich, aber mit zunehmendem Umfang des Programms können verschiedene nachteilige Auswirkungen auftreten. Wenn ein Problem festgestellt wird, das durch eine globale Variable verursacht wird, ist es schwierig festzustellen, wo das Problem auftritt, insbesondere wenn die Variable an verschiedenen Stellen im Programm verwendet wird. Wenn beispielsweise eine Variable einen unerwarteten Wert enthält und es sich um eine lokale Variable handelt, ist es sehr wahrscheinlich, dass die Verarbeitung innerhalb der Funktion fehlerhaft ist oder ein Problem mit dem Funktionsaufruf (Argumente) vorliegt. Handelt es sich jedoch um eine globale Variable, ist es schwierig, die Ursache einzugrenzen.

Daher sollte der Scope der Variablen so eng wie möglich sein.

Daraus folgt:

Mit anderen Worten, eine Funktion sollte so geschrieben sein, dass die Funktion

• externe Informationen (Anweisungen von außen) nur über seine Argumente empfängt, und

• nur im Rückgabewert Informationen an die Außenwelt (Außerhalb der Funktion) weitergibt, und

• keine Auswirkungen auf die Außerhalb der Funktion hat.

Um es konkreter zu formulieren:

• In einer Funktion sollten nur die als Argumente definierten Variablen und die in der Funktion definierten Variablen verwendet werden, und

• Variablen außerhalb der Funktion sollten nicht direkt in der Funktion gelesen oder verändert werden.

Auch hier gilt: Ein gutes Programm ist eines, bei dem Fehler möglichst unwahrscheinlich sind und, falls sie doch auftreten, leicht zu erkennen sind. Das mag anfangs schwierig sein, aber bedenken Sie dies.

x = 10

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

print(x)