3.4　理解函数中变量的作用域

当我们在Julia中定义函数时，也可以在函数体内定义变量。在这种情况下，该变量在该函数的局部范围内有效，因此称为局部变量。而未在函数体内声明的变量在全局范围内有效，因此称为全局变量。

不同代码块中的变量可以使用相同的名称，但引用的是不同的实体，这种特性就是由其范围规则所定义的。

Julia有两种主要的范围类型：全局范围和局部范围。其中局部范围可以被嵌套。除非另有说明，否则模块和REPL中的变量通常在全局范围内；循环、函数、宏、try-catch-finally块中的变量在局部范围内。

下面我们用一个例子来解释局部范围。

【范例3-14】变量的局部范围

我们在for结构中定义了一个局部变量hello，并试图在for结构外输出它。

01  julia> for i= 1:100
02        hello = i
03      end
04  julia> hello
05  ERROR: UndefVarError: hello not defined

代码01~03行定义了一个for结构，其中声明了一个hello变量。在04行我们试图输出hello的值，但是却得到了05行的报错，报错类型是未定义变量错误，提示hello并没有被定义。这是为什么呢？

因为对于整个程序来说，for结构属于一个局部，所以在for结构中声明的hello仅在for循环的范围内可用，在for循环的范围外不可用。

我们修改上一个函数，使得在循环外部也可以访问到hello。

01  julia> for i=1:100
02        global hello
03        hello = i
04      end
05
06  julia> hello
07  100

这段代码和范例3-14的代码几乎完全一样，唯一的区别在于添加了02行，用global关键字显式声明hello为全局变量，这样就可以在06行要求显示hello的值时，成功地将hello的值打印出来了。

Julia使用了一种称为词法作用域的机制，简单来说，就是函数的作用域不会从其调用对象的作用域继承，而是从函数定义的作用域继承。为了更清楚地理解这一点，我们通过一个例子来说明。

【范例3-15】词法作用域例子

本例定义了一个模块，并在模块外对其进行了调用。

01  julia> module Utility
02      name = "Julia"
03      tell_name() = name
04      end
05  Utility
06
07  julia> name = "Python"
08  "Python"
09
10  julia> Utility.tell_name()
11  "Julia"

代码01~05行用module关键字创建了一个名为“Utility”的模块，它包含一个name变量和一个tell_name()函数。我们将Utility模块内的name变量的值设置为“Julia”。为了对比，07行我们在Utility模块外声明了另一个name变量，并将它的值设置为“Python”。

在代码10行，当调用Utility.tell_name()时，我们得到的值是“Julia”。这表明该函数使用了在Utility模块中定义的name变量的值，这是因为函数tell_name()本身被定义在Utility模块中。所以，在Utility模块外声明的另一个name变量，不会影响函数的运行结果。

Julia还提供了对局部范围的进一步分类，分为软局部范围和硬局部范围，刚才的函数介绍的是硬局部范围。我们将在接下来的章节中重新讨论范围，但是现在，我们继续将注意力放在函数的范围上。

假设有一个alpha()函数，它的作用是将参数传递给一个名为“x”的局部变量并返回x。同时，我们定义了另一个全局变量x，并将它的值设置为100。

【范例3-16】函数范围

我们在函数内和函数外分别声明了两个不同的x变量。

01  julia> x = 100
02  100
03
04  julia> function alpha(n::Int64)
05        x = n
06        return x
07      end
08  alpha (generic function with 1 method)
09
10  julia> alpha(50)
11  50
12
13  # 全局变量x并没有改变
14  julia> x
15  100

代码01行定义了一个变量x。04~07行定义了一个函数，在其中定义了另一个变量x，并通过参数赋值的形式对x的值进行了更改。在代码10行我们对该函数进行了调用，返回的x的值是50。代码14行直接输出x的值，输出的x的值是100。

如果仔细观察，就会发现x的值自始至终都是100，但是当我们调用alpha(50)函数时，函数返回的是50而不是100。这是因为在函数内部声明的变量（即函数中的局部变量x）在函数内部被赋值为参数所传递的数值（即n），而全局变量x的值对函数内部的局部变量x却无法直接造成影响。

如果想要在函数内部使用全局声明的x，该怎么办呢？我们可以使用global关键字。

【范例3-17】在函数内部使用全局变量

我们将函数中的x变量替换为全局的x，然后观察调用函数后结果发生了怎样的改变。

01  julia> x = 100
02  100
03
04  julia> function alpha(n::Int64)
05        global x = n
06      end
07  alpha (generic function with 1 method)
08
09  julia> alpha(50)
10  50
11
12  # 全局变量x的值现在被改变了
13  julia> x
14  50

这段代码和范例3-16的代码几乎完全相同，只是在05行函数体内删除了为局部变量x指定数值的代码，取而代之的是为全局变量x指定n的值。结果很明显，和我们所期望的一样，全局变量x的值已经被改变为50，而不是原始值100了。因为在函数体中我们操作的不再是局部变量x，而是全局变量x。