第三章：Python变量及赋值

一、Python 变量及赋值

　　变量是什么？变量是指在程序运行过程中，值会发生变化的量。变量就是存储在内存中的值，这就意味着在创建变量时会在内存中开辟一个空间。基于变量的数据类型，Python 解释器会分配指定内存，并决定什么数据可以被存储在内存中。因此，变量可以指定不同的数据类型，这些变量可以存储整数，小数或字符。除了经常听到变量外，可能还会经常听到常量这个词，常量是指在程序运行过程中，值不会发生变化的量。

无论是变量还是常量，在创建时都会在内存中开辟一块空间，用于保存它的值。

1.1、变量定义

　　Python 中的变量不需要声明，变量的赋值操作既是变量声明和定义的过程，当我们定义一个变量时，Python 解释器会根据语法和操作数决定对象的类型。如果了解 C 语言的同学应该知道，C 语言中变量的定义需要提前此变量的类型后才可被赋值。每个变量在内存中创建，都包括变量的标识，名称和数据这些信息。每个变量在使用前都必须赋值，变量赋值以后该变量才会被创建，且才可以被使用。

变量在程序中就是用一个变量名表示了，变量名必须是大小写英文、数字和 _ 的组合，且不能用数字开头。另外不能使用 Python 关键字作为变量名。

1、普通变量赋值

>>> Var = 10
>>> type(Var)
<class 'int'>

2、定义一个变量，变量名为”var”，赋值了一个整数，我们使用 type 方法查看此变量的类型，可以看出是一个整数类型。

>>> Var = 10.1
>>> type(Var)
<class 'float'>

3、此时变量 Var 是一个浮点型。

>>> Var ="school"
>>> type(Var)
<class 'str'>

4、此时变量 var 是一个字符串。

>>> Var = True
>>> type(Var)
<class 'bool'>

5、此时变量 var 是一个布尔值。

在 Python 中，等号“=”是赋值语句，可以把任意数据类型赋值给变量，同一个变量可以反复赋值，而且可以是不同类型的变量，如上操作就是把一个变量进行了多次赋值。

这种变量本身类型不固定的语言称之为动态语言，与之对应的是静态语言。静态语言在定义变量时必须指定变量类型，如果赋值的时候类型不匹配就会报错；比喻 C 语言和 java 都是静态语言，赋值语句如下：

  int var=10;    #变量 var 是一个整数
  var='school';  #变量 var 是一个字符串

和静态语言相比，动态语言更灵活，就是这个原因。另外请不要把赋值语句的等号等同于数学的等号。比如下面的代码：

  >>> x = 10
  >>> x = x + 2
  >>> print(x)
  12

如果从数学上理解 x = x + 2 那无论如何是不成立的，在程序中，赋值语句先计算右侧的表达式 x + 2，得到结果 12，再赋给变量 x。由于 x 之前的值是 10，重新赋值后，x 的值变成 12。

1.2、变量赋值过程

Python 中的变量赋值，不是真正意义上的修改内存的值，而是将变量名和在内存中的值做了一个绑定，称之为“引用”。

当我们创建一个变量时：

  >>> a = 'school'

这时，Python 解释器干了两件事情：

在内存中创建了一个’school’
在内存中创建了一个名为 a 的变量并指向’school’

也可以把一个变量 a 赋值给另一个变量 b，这个操作实际上是把变量 b 指向变量 a 所指向的数据，例如下面的代码：

  >>> a = 'school'
  >>> b = a
  >>> a = 'teacher'
  >>> print(a)
  school

引用的优缺点：

好处：节省内存空间，多个变量可以指向同一个地址。坏处：如果修改变量的变量值在内存中不存在，需要重新申请内存，绑定变量名和地址，降低了执行效率。

Python 变量赋值和修改值得实际过程：

  >>> x = 2
  >>> y = 3
  >>> id(x)
  32771152
  >>> id(y)
  32771128

当你创建一个变量 x，值等于 2 时；Python 解释器会先找内存中有没有 2 的值，如果有直接做绑定，然后 2 这个值得引用计数加 1 即可。如果没有那么 Python 解释器就需要开辟一段内存空间，创建一个 2 的值，我们使用 id(x)可以看出变量 x 当前引用的内存地址。同样变量 y 也是这样的操作。

此时，我们如果修改变量 x = 3，那么 Python 解释器就会把变量 x 的与内存地址”32771128″做绑定，然后把 3 的引用加 1，如下操作：

  >>> x = 3
  >>> id(x)
  32771128

那么此时，内存中的整数值“2”就没有被引用了，当 Python 解释器检查到“2”的引用为 0 时就会启动内存回收机制把此内存空间给释放掉了。

二、Python 解释器内部机制

Python 引用计数机制

要保持追踪内存中的对象，python 使用了引用计数这一简单计数。也就是说 python 内部记录着所有使用中的对象各有多少引用。一个内部跟踪变量也称为引用计数器。每个对象各有多少个引用简称引用计数；当对象被创建时，就创建了一个引用计数，当这个对象不再需要时，也就是说这个对象的引用计数变为 0 时它会被当垃圾回收。

Python 垃圾回收机制

在 python 中不再使用的内存会被一种称为垃圾收集的机制释放。像上面说的，虽然解释器跟踪对象的引用计数，但垃圾收集器负责释放内存。垃圾收集器是一块独立代码，它用来寻找引用计数为 0 的对象。它也负责检查哪些虽然应用计数大于 0 但也应该被销毁的对象。特定情形会导致循环引用。

三、变量赋值的方法

1）普通变量赋值

  >>> x = 1
  >>> y = 'school'

2）增量赋值

  >>> x = 2
  >>> x += 2
  >>> x
  4

3）多重赋值

  >>> y = x = z = 1
  >>> y
  1
  >>> x
  1
  >>> z
  1

4）多元赋值

  >>> x,y = 1,'str'
  >>> x
  1
  >>> y
  'str'

  >>> x = 10
  >>> y = 20
  >>> x,y = y,x
  >>> x
  20
  >>> y
  10

5）分解赋值元祖和列表分解赋值时当赋值符号(*)的左侧为元祖或列表时、Python 会按照位置把右边的对象和左边的目标自左而右逐一进行配对；个数不同时会触发异常，此时可以切片的方式进行.

  >>> one = (1,2,3)
  >>> x,y,z = one
  >>> print x
  1

四、变量的作用域

作用域简单说就是一个变量的命名空间。代码中变量被赋值的位置，就决定了哪些范围的对象可以访问这个变量，这个范围就是命名空间。Python 赋值时生成了变量名，当然作用域也包括在内。

Python 变量作用域遵循 LEGB 原则：

L （Local）局部作用域
E （Enclosing）闭包函数外的函数中
G （Global）全局作用域
B （Built-in）内建作用域

以 L –> E –> G –>B 的规则查找，即：在局部找不到，便会去局部外的局部找（例如闭包），再找不到就会去全局找，再者去内建中找。

在def/class/lambda内定义的变量名，只能被函数内部引用，不能在函数外引用这个变量名，这个变量的作用域就是局部的，也叫它为局部变量。在def/class/lambda外，一段代码最始开所赋值的变量，它可以被多个函数引用，这就是全局变量。局部作用域会覆盖全局作用域，但不会影响全局作用域。

如果函数内的变量名与函数外的变量名相同，也不会发生冲突。好比下面这种情况：

  x = 100 
  
  def func():    
      x = 55

x = 100 这个赋值语句所创建的变量 X，作用域为全局变量。
x = 55 这个赋值语句所创建的变量 X，它的作用域则为局部变量，只能在函数 func()内使用。

尽管这两个变量名是相同的，但它的作用域为它们做了区分。作用域在某种程度上也可以起到防止程序中变量名冲突的作用。每次对函数的调用都会创建一个新的本地作用域，赋值的变量除非使用 global 申明为全局变量否则均为本地变量。