01. 變量的引用

• 變量 和 數據 都是保存在 內存 中的
• 在 Python 中 函數 的 參數傳遞 以及 返回值 都是靠 引用 傳遞的

1.1 引用的概念

在 Python 中

• 變量 和 數據 是分開存儲的
• 數據 保存在內存中的一個位置
• 變量 中保存著數據在內存中的地址
• 變量 中 記錄數據的地址，就叫做 引用
• 使用 id() 函數可以查看變量中保存數據所在的 內存地址

註意：如果變量已經被定義，當給一個變量賦值的時候，本質上是 修改了數據的引用

• 變量 不再 對之前的數據引用
• 變量 改為 對新賦值的數據引用

1.2 變量引用 的示例

在 Python 中，變量的名字類似於 便簽紙

• 定義一個整數變量 a，並且賦值為 1

代碼	圖示
a = 1	)

• 將變量 a 賦值為 2

代碼	圖示
a = 2

• 定義一個整數變量 b，並且將變量 a 的值賦值給 b

代碼	圖示
b = a

變量 b 是第 2 個貼在數字 2 上的標簽

1.3 函數的參數和返回值的傳遞

在 Python 中，函數的 實參/返回值 都是是靠 引用 來傳遞來的

def test(num):

    print("-" * 50)
    print("%d 在函數內的內存地址是 %x" % (num, id(num)))

    result = 100

    print("返回值 %d 在內存中的地址是 %x" % (result, id(result)))
    print("-" * 50)

    return  result

a = 10
print("調用函數前 內存地址是 %x" % id(a))

r = test(a)

print("調用函數後 實參內存地址是 %x" % id(a))
print("調用函數後 返回值內存地址是 %x" % id(r))
 

02. 可變和不可變類型

• 不可變類型，內存中的數據不允許被修改：
  • 數字類型 int, bool, float, complex, long(2.x)
  • 字符串 str
  • 元組 tuple
• 可變類型，內存中的數據可以被修改：
  • 列表 list
  • 字典 dict

a = 1
a = "hello"
a = [1, 2, 3]
a = [3, 2, 1]

demo_list = [1, 2, 3]

print("定義列表後的內存地址 %d" % id(demo_list))

demo_list.append(999)
demo_list.pop(0)
demo_list.remove(2)
demo_list[0] = 10

print("修改數據後的內存地址 %d" % id(demo_list))

demo_dict = {"name": "小明"}

print("定義字典後的內存地址 %d" % id(demo_dict))

demo_dict["age"] = 18
demo_dict.pop("name")
demo_dict["name"] = "老王"

print("修改數據後的內存地址 %d" % id(demo_dict))
 

註意：字典的 key 只能使用不可變類型的數據

註意

1. 可變類型的數據變化，是通過 方法 來實現的
2. 如果給一個可變類型的變量，賦值了一個新的數據，引用會修改
   • 變量 不再 對之前的數據引用
   • 變量 改為 對新賦值的數據引用

哈希 (hash)

• Python 中內置有一個名字叫做 hash(o) 的函數
  • 接收一個 不可變類型 的數據作為 參數
  • 返回 結果是一個 整數
• 哈希 是一種 算法，其作用就是提取數據的 特征碼（指紋）
  • 相同的內容 得到 相同的結果
  • 不同的內容 得到 不同的結果
• 在 Python 中，設置字典的 鍵值對 時，會首先對 key 進行 hash 已決定如何在內存中保存字典的數據，以方便 後續 對字典的操作：增、刪、改、查
  • 鍵值對的 key 必須是不可變類型數據
  • 鍵值對的 value 可以是任意類型的數據

03. 局部變量和全局變量

• 局部變量 是在 函數內部 定義的變量，只能在函數內部使用
• 全局變量 是在 函數外部定義 的變量（沒有定義在某一個函數內），所有函數 內部 都可以使用這個變量

提示：在其他的開發語言中，大多 不推薦使用全局變量 —— 可變範圍太大，導致程序不好維護！

3.1 局部變量

• 局部變量 是在 函數內部 定義的變量，只能在函數內部使用
• 函數執行結束後，函數內部的局部變量，會被系統回收
• 不同的函數，可以定義相同的名字的局部變量，但是 彼此之間 不會產生影響

局部變量的作用

• 在函數內部使用，臨時 保存 函數內部需要使用的數據

def demo1():

    num = 10

    print(num)

    num = 20

    print("修改後 %d" % num)


def demo2():

    num = 100

    print(num)

demo1()  
demo2()

print("over")

局部變量的生命周期

• 所謂 生命周期 就是變量從 被創建 到 被系統回收 的過程
• 局部變量 在 函數執行時 才會被創建
• 函數執行結束後 局部變量 被系統回收
• 局部變量在生命周期 內，可以用來存儲 函數內部臨時使用到的數據

3.2 全局變量

• 全局變量 是在 函數外部定義 的變量，所有函數內部都可以使用這個變量

# 定義一個全局變量
num = 10


def demo1():

    print(num)


def demo2():

    print(num)

demo1()
demo2()

print("over")

註意：函數執行時，需要處理變量時 會：

1. 首先 查找 函數內部 是否存在 指定名稱 的局部變量，如果有，直接使用
2. 如果沒有，查找 函數外部 是否存在 指定名稱 的全局變量，如果有，直接使用
3. 如果還沒有，程序報錯！

1) 函數不能直接修改 全局變量的引用

• 全局變量 是在 函數外部定義 的變量（沒有定義在某一個函數內），所有函數 內部 都可以使用這個變量

提示：在其他的開發語言中，大多 不推薦使用全局變量 —— 可變範圍太大，導致程序不好維護！

• 在函數內部，可以 通過全局變量的引用獲取對應的數據
• 但是，不允許直接修改全局變量的引用 —— 使用賦值語句修改全局變量的值

num = 10


def demo1():

    print("demo1" + "-" * 50)

    # 只是定義了一個局部變量，不會修改到全局變量，只是變量名相同而已
    num = 100
    print(num)


def demo2():

    print("demo2" + "-" * 50)
    print(num)

demo1()
demo2()

print("over")

註意：只是在函數內部定義了一個局部變量而已，只是變量名相同 —— 在函數內部不能直接修改全局變量的值

2) 在函數內部修改全局變量的值

• 如果在函數中需要修改全局變量，需要使用 global 進行聲明

num = 10


def demo1():

    print("demo1" + "-" * 50)

    # global 關鍵字，告訴 Python 解釋器 num 是一個全局變量
    global num
    # 只是定義了一個局部變量，不會修改到全局變量，只是變量名相同而已
    num = 100
    print(num)


def demo2():

    print("demo2" + "-" * 50)
    print(num)

demo1()  
demo2()

print("over")

3) 全局變量定義的位置

• 為了保證所有的函數都能夠正確使用到全局變量，應該 將全局變量定義在其他函數的上方

a = 10  


def demo():  
    print("%d" % a)  
    print("%d" % b)  
    print("%d" % c)  

b = 20  
demo()  
c = 30  

註意

• 由於全局變量 c，是在調用函數之後，才定義的，在執行函數時，變量還沒有定義，所以程序會報錯！

代碼結構示意圖如下

4) 全局變量命名的建議

• 為了避免局部變量和全局變量出現混淆，在定義全局變量時，有些公司會有一些開發要求，例如：
• 全局變量名前應該增加 g_ 或者 gl_ 的前綴

提示：具體的要求格式，各公司要求可能會有些差異

04_變量進階