3.2 变量和常量

变量用于引用在程序中可能会变化的值。本节将介绍Python中的变量和常量，以及Python中的关键字。

3.2.1 变量命名

在计算机程序中，需要处理大量带有数值的数据，回想在求解数学问题时，通常会选取合适的名字来表示这些量值。在程序中，若需要对两个或多个数据求和，则需要先把这些数据存储起来，然后再进行累加。在Python中，存储一个数据需要利用变量（Variable），示例如下。

在大多数编程语言中，这一过程被称为“把值存储在变量中”，即存储在计算机内存中的某个位置。事实上，往往只需记住存储变量时所用的名字，并直接调用这个名字即可，不需要知道这些信息被存储在内存中的具体位置。

注意在Python中，不需要先声明变量名及其类型，直接赋值即可创建各种类型的变量，因为Python会通过赋值给变量来自动判定数据类型。

Python中的变量指向存储在内存中某个值，可以理解为标签。变量应尽量选择描述性的名字（Descriptive Name）命名，而不是用像x和y这样的名字：如用radius作为半径值的变量，而用area作为面积值的变量。

变量命名由数字或字符的任意长度的字符串组成，必须以字母开头。在Python3中，汉字也可以出现在变量名中。Python对大小写敏感，虽然可以以大写字母命名，但对于变量名还是推荐使用小写字母。交互模式输入如下。

下画线“_”可以出现在变量名中，常用于连接多个词组，如i_agree_with，变量_2后面将会讲到以下画线开头的标识符具有特殊意义。

如果给变量取非法名称，解释器会提示语法错误，示例如下。

注意 因为Python区分大小写，所以number、Number和NUMBER是不同的标识符。

另外Python不允许使用关键字作为变量名，Python中共有33个关键字不能作为变量名使用。同时，Python中的关键字是区分大小写的，表3-2列举了Python中的关键字。

提示 描述性标识符可以使程序阅读性更强。尽量避免使用简写的标识符，完整的单词更具描述性，例如：numberOfStudents比numStuds、numOfStuds或numOfStudents更好。本书完整的程序中使用描述性的变量名。然而，也会偶尔为了简洁起见在代码段中使用像i、j、k、x和y这样的名字。在易于理解的前提下，这些简洁的名字也为代码段提供了一种风格。

3.2.2 变量赋值

赋值语句将一个值指定给一个变量，在Python中赋值语句可以作为一个表达式，将等号“=”作为赋值操作符（Assignment Operator）。赋值语句语法如下所示。

表达式（Expression）表示涉及值、变量和操作符的一个运算，它们组合在一起表达一个新值。并且，表达式只有在赋值语句中才会计算得到结果。在Python中，没有显式变量声明，直接变量赋值即可。

若要给变量赋值，变量名必须在赋值操作符的左边。因此，下面语句有误。

3.2.3 局部变量

变量的作用域决定程序代码片段能否访问到该变量，若超出该区域，访问会出错。程序一般会根据变量定义时所在的位置，将其分为“全局变量”和“局部变量”。

局部变量（Local Variable）是指定义在函数体内并限定在当前函数内使用，而不能被其他函数直接访问的变量。不同的函数中，可以定义相同名字的局部变量，并且不会相互影响。

在图3-1中，可见局部变量从函数内被调用时被分配内存，函数调用结束后释放占用的内存空间。局部变量的使用既能提高内存利用率，也能提高变量数据的安全性。为了临时保存数据需要在函数中定义变量来进行存储，这就是局部变量的作用。

代码清单3-4 局部变量

运行结果：

在代码清单3-4中，虽然两个函数都定义了相同的变量a，但是可以看出，在同一个函数体内，重新给局部变量赋值是会改变其值的。而在不同的函数体中，可以定义相同名字的局部变量，那么同名变量的作用域会被限定在这个函数体中。

提示 在函数外部使用函数内部定义的变量，就会抛出NameError异常。

3.2.4 全局变量

全局变量（Global Variable）是指在函数外部定义的变量。全局变量从被定义后就被分配内存，在定义位置之后的所有函数都能调用，直至源文件结束而释放内存。

全局变量与局部变量的本质区别在于作用域，全局变量的作用域是整个文件，局部变量的作用域是整个函数，但是不包括类似函数中的函数等其他作用域。在图3-2中可见，在Python中，全局变量在整个文件中定义，且在定义位置之后的全局范围内都可访问；局部变量在函数中定义，且只能在该函数中定义位置之后的范围内被调用。

在Python中，若要在函数内部访问全局变量，则需要在函数内部使用global关键字声明函数内部同名变量指向全局变量；若要在内层函数中访问外层函数变量，则需要在内层函数中使用nonlocal关键字声明内层函数同名变量指向外层变量。global用于在函数内调用全局变量；nonlocal用于在函数或其他作用域中访问外层变量（不包含全局变量），其是Python 3.0新增关键字，在低于3.0的版本中不被支持。详细内容可见3.2.6节关键字部分。使用方法见代码清单3-5。

代码清单3-5 全局变量

运行结果：

使用global关键字修饰函数中的全局变量（第3行），可以在函数中访问全局变量（第4行），在函数内修改全局变量（第5行），但不影响函数体外被修改（第15行）；使用nonlocal关键字修饰外层变量x后在内层函数中可以访问（8～10行），同样在内层函数中修改该值后外层的局部变量也随之改变（第11行）。

全局变量y在使用关键字global时可以被任意函数调用，而局部变量x只能在所在函数内被调用。如果变量x要在函数内的函数或其他作用域中被调用，则需要使用关键字nonlocal。当全局变量的值不会被函数内修改时，可以省略关键字global，这样局部作用域中的变量会覆盖全局作用域中的同名变量，此时只有局部作用域中的变量可被操作。在Python程序开发时，不建议函数内的局部变量和全局变量使用相同的变量名，也尽量少用全局变量。

3.2.5 常量

变量的值在程序执行的过程中可能会被改变，但是常量代表永远不会变的固定数据。与C/C++等编程语言不同，Python中没有表示常量的特殊语法，如const，但是在Python中有一些约定俗成的使用规范：为了区分常量和变量，全部使用大写字母来命名常量，并且在使用过程中不再更改，如PI、STATUS等。当然，对于自定义的常量，本质上值可以被修改，但一般不会。把它们当作常量来使用，是一种默认的编程习惯。

Python中有6个内置常量：True、False、None、NotImplemented、Ellipsis和__debug__，下面将介绍这6个常量的含义。

（1）True：表示真值的常量，bool类型，对它进行任何赋值操作都会出现语法错误。类型：

若对其赋值：

（2）False：表示假值的常量，bool类型，对它进行任何赋值操作都会出现语法错误。类型：

若对其赋值：

（3）None：一个特殊的常量，nonetype类型，不能和其他类型数据进行比较，可以将它赋值给任何对象，但不能对它进行赋值，如果函数没有return语句，则返回none。类型：

若对其赋值：

没有return语句的函数：

有return语句的函数：

（4）NotImplemented：一个真值常量，具有NotImplemented type类型。若对它重新赋值、甚至改变它的属性名称，编译器都不会报错，因此它不是一个绝对的常量。一般不会对它进行重新赋值，因为这有可能会影响程序的运行结果。

用bool测试常量值：

类型：

若对其赋值：

（5）Ellipsis：一个真值常量，ellipsis类型，与NotImplemented类似，对它重新赋值，编译器不会报错，因此它不是一个绝对的常量。一般不会对它进行重新赋值，因为这有可能会影响程序的运行结果。

用bool测试常量值：

类型：

若对其赋值：

（6）__debug__：bool类型值。若Python没有使用-O选项启动，它是真值常量，否则，它是假值常量。对它进行任何赋值操作都会出现语法错误。

用bool测试常量值（没有使用-O选项启动）：

类型：

若对其赋值：

提示 常量和变量一定要区分大小写！

3.2.6 关键字

关键字是预先保留的标识符，每个关键字都有特殊含义。编程语言众多，但每种语言都有相应的关键字，Python也不例外。Python自带了一个keyword模块，用于检测关键字。

可通过导入keyword模块，执行keyword.kwlist命令获取关键字列表。

Python共有33个关键字，表3-3列举了不同关键字及其含义。