检查清单与练习题

Day 013: 作用域与命名空间

✅ 今日完成清单

• [ ] 理解作用域（Scope）的概念与设计目的（命名隔离）
• [ ] 理解命名空间（Namespace）—— 变量名到对象的映射字典
• [ ] 掌握 LEGB 查找规则及每一层的作用范围
• [ ] 理解变量遮蔽（Shadowing）及如何发生
• [ ] 区分"读取变量"和"赋值变量"的不同行为
• [ ] 掌握 global 关键字的用途和使用场景
• [ ] 掌握 nonlocal 关键字的用途和使用场景
• [ ] 理解 global vs nonlocal 的区别
• [ ] 理解闭包（Closure）的定义和底层实现（__closure__, cell）
• [ ] 理解闭包如何延长变量生命周期
• [ ] 掌握闭包的应用场景：函数工厂、数据封装
• [ ] 理解闭包的延迟绑定陷阱及解决方案（默认参数、额外闭包层）
• [ ] 理解变量的生命周期与各作用域的创建/销毁时机
• [ ] 完成实战：计数器工厂
• [ ] 能解释闭包和类的各自优劣

📝 练习题

练习 1：调试 LEGB 查找

下面的代码会输出什么？为什么？

x = 10

def outer():
    x = 20

    def inner():
        print(x)

    inner()

outer()
print(x)

进阶：如果给 inner 加上 x = 30 放在 print(x) 之前会怎样？之后呢？

练习 2：实现一个简易状态机

使用闭包实现一个简单的红绿灯状态机，状态循环为：红灯 → 绿灯 → 黄灯 → 红灯。

要求： - create_traffic_light() 创建一个红绿灯 - 返回的灯有 next() 方法切换状态 - current() 方法查看当前状态 - 初始状态为红灯

# 期望行为
light = create_traffic_light()
print(light.current())  # → 红灯
light.next()
print(light.current())  # → 绿灯
light.next()
print(light.current())  # → 黄灯
light.next()
print(light.current())  # → 红灯（循环）

练习 3：修复闭包陷阱

下面的代码期望输出 [0, 1, 4, 9, 16]（0到4的平方），但实际输出有 bug。找出并修复问题。

def create_squarers():
    funcs = []
    for n in range(5):
        def squarer():
            return n * n
        funcs.append(squarer)
    return funcs

results = [f() for f in create_squarers()]
print(results)  # 期望 [0, 1, 4, 9, 16]，实际是？

要求：给出至少两种不同的修复方案。

练习 4：非局部变量修改

不使用 nonlocal 关键字，如何在一个嵌套函数中修改外层函数的变量？（提示：可变对象）

def counter_without_nonlocal():
    # 请补全，要求不使用 nonlocal
    # 但仍然能在内层函数中修改 count
    pass

练习 5：作用域探针

编写一个函数 analyze_scope(func)，它接收一个函数作为参数，打印该函数的所有作用域相关信息：

• 局部变量名列表
• 自由变量名列表（如果有）
• 闭包 cell 的内容（如果有）
• 全局变量引用（通过检查 __globals__）

def analyze_scope(func):
    """分析函数的作用域信息"""
    # 补全代码
    pass

# 测试
def test():
    x = 10
    def inner():
        y = x + 1
        return y
    return inner

analyze_scope(test())

📊 自我评估

😊 完成练习题后，标记检查清单的对应项，并在自我评估中打分。