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Python 變數作用域：global vs nonlocal 完整圖解

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python變數作用域初學者

你有沒有遇過這種情況：在函式裡面明明改了變數的值，結果外面的變數卻紋風不動？或者加了一個 global，結果改到了不該改的東西？

這篇文章會帶你從零開始，搞懂 Python 變數作用域的核心機制——LEGB 規則，以及 global 和 nonlocal 這兩個關鍵字到底在做什麼。文末還有互動式演示和隨堂測驗，幫你徹底內化這些觀念。

什麼是 LEGB 規則？

Python 查找變數時，會按照固定的順序搜尋四個「作用域（Scope）」，這就是所謂的 LEGB 規則：

  1. L — Local（區域）：目前函式內部定義的變數
  1. E — Enclosing（外層函式）：包住當前函式的外層函式中的變數（巢狀函式才有）
  1. G — Global（全域）：模組（檔案）層級的變數
  1. B — Built-in（內建）：Python 內建的名稱，例如 print、len

Python 會從 L 開始，一路往外找到 B。找到的第一個就用，找不到就報 NameError。

python
x = "全域"        # G — Global

def outer():
    x = "外層"    # E — Enclosing

    def inner():
        x = "區域"  # L — Local
        print(x)   # 先找 L → 找到了！印出 "區域"

    inner()

outer()

賦值的陷阱：為什麼改不到外面的變數？

Python 有一條重要的規則：在函式內部對變數賦值，Python 會自動將它視為區域變數，不管外面有沒有同名的變數。

python
count = 0

def increment():
    count = count + 1  # ❌ UnboundLocalError!
    # Python 看到 count = ... 就認定 count 是區域變數
    # 但右邊的 count 還沒被賦值，所以報錯

increment()

這就是為什麼我們需要 global 和 nonlocal 來「宣告」我們要修改的是哪一層的變數。

global 關鍵字

global 告訴 Python：「這個變數不是區域的，請直接去全域（模組層級）找。」

python
count = 0

def increment():
    global count      # 宣告：我要用全域的 count
    count = count + 1 # ✅ 現在可以修改了

increment()
increment()
print(count)  # 輸出 2
⚠️
注意：過度使用 global 會讓程式碼難以維護和除錯。在大型專案中，盡量避免使用全域變數，改用參數傳遞或類別封裝。

nonlocal關鍵字

nonlocal 告訴 Python：「這個變數不是區域的，請去上一層的外層函式找。」它只能用在巢狀函式中。

python
def make_counter():
    count = 0  # 外層函式的變數

    def increment():
        nonlocal count  # 宣告：我要用外層的 count
        count += 1
        return count

    return increment

counter = make_counter()
print(counter())  # 1
print(counter())  # 2
print(counter())  # 3

這是 nonlocal 最經典的應用場景——閉包（Closure）。外層函式的變數在函式結束後不會消失，而是被內層函式「記住」了。

global vs nonlocal：到底選哪個？

📊
比較表： 目標作用域：global → 模組層級（最外層）｜nonlocal → 上一層外層函式 是否需要巢狀函式：global → 不需要｜nonlocal → 需要 典型用途：global → 全域設定、單例模式｜nonlocal → 閉包、計數器、裝飾器 推薦程度：global → 盡量少用｜nonlocal → 適當使用

實戰範例：裝飾器中的 nonlocal

nonlocal 在裝飾器中非常實用。以下是一個「呼叫計數器」的範例：

python
def call_counter(func):
    """記錄函式被呼叫了幾次"""
    count = 0

    def wrapper(*args, **kwargs):
        nonlocal count
        count += 1
        print(f"{func.__name__} 已被呼叫 {count} 次")
        return func(*args, **kwargs)

    return wrapper

@call_counter
def greet(name):
    print(f"你好，{name}！")

greet("小明")  # greet 已被呼叫 1 次 → 你好，小明！
greet("小華")  # greet 已被呼叫 2 次 → 你好，小華！

常見錯誤與陷阱

陷阱 1：忘記宣告就修改

python
total = 0

def add(n):
    total += n  # ❌ UnboundLocalError
    # 解法：加上 global total

陷阱 2：global 穿透多層函式

python
x = "全域"

def outer():
    x = "外層"

    def inner():
        global x    # 跳過外層，直接改全域！
        x = "內層"

    inner()
    print(x)  # 印出 "外層"（沒被改到）

outer()
print(x)      # 印出 "內層"（全域被改了）

如果你的意圖是修改 outer 裡的 x，應該用 nonlocal 而不是 global。

陷阱 3：nonlocal 不能用在最外層

python
x = 10

def my_func():
    nonlocal x  # ❌ SyntaxError: no binding for nonlocal 'x' found
    # nonlocal 只能用在巢狀函式中，不能指向全域變數

互動練習

理論看完了，現在動手試試看吧！在「學習模式」中點選不同的按鈕，觀察變數如何變化；在「挑戰模式」中測試你的理解。

互動演示：global vs nonlocal

透過視覺化互動，理解變數在不同層級中的覆寫與修改行為。

互動演示區

Global Scope (全域)最外層檔案層級
x = 🍎 全域蘋果 (Global)
Enclosing Scope (外層函式)def outer_func():
x = 🍊 外層橘子 (Enclosing)
Local Scope (內層函式)def inner_func():
x = 未定義 (或獨立變數)

要在內層函式修改 x，請選擇一種方式：

原理解析

請選擇一個操作

Python 的作用域就像俄羅斯娃娃。最外層是「全域 (Global)」，中間是「外層函式 (Enclosing)」，最裡面是「內層函式 (Local)」。

scope.py
# 初始狀態
x = "🍎"  # 全域變數
 
def outer_func():
    x = "🍊"  # 外層變數
 
    def inner_func():
        # 等待你的操作...
        pass

總結

  • Python 用 LEGB 規則查找變數：Local → Enclosing → Global → Built-in
  • 在函式中賦值會自動建立區域變數，不會修改外層
  • global 讓你修改模組層級的變數（盡量少用）
  • nonlocal 讓你修改外層函式的變數（閉包、裝飾器常用）
  • 遇到 UnboundLocalError 時，先檢查是不是忘了加 global 或 nonlocal
💡
最佳實踐：優先使用參數傳遞和回傳值來共享資料，而不是依賴 global。當你真的需要「狀態記憶」時，考慮使用類別或 nonlocal 搭配閉包。

版權聲明

文章標題：Python 變數作用域：global vs nonlocal 完整圖解

文章作者：阿盧老師

文章連結：https://codinglu.tw/blog/python-nonlocal-global

授權條款：本文採用 CC BY-NC 4.0 授權。轉載請標明出處。