Python局部变量与全局变量：性能影响分析，提升内存访问效率

# 1. Python变量基础**

Python变量是存储数据的命名容器。变量名必须以字母或下划线开头，后面可以跟任意数量的字母、数字或下划线。Python变量没有类型，变量类型在运行时确定。

变量赋值使用等号（=）运算符。赋值操作将一个值存储在变量中。例如：

# 声明一个名为 message 的变量并赋值为 "Hello, world!"
message = "Hello, world!"

# 2. 局部变量与全局变量

### 2.1 局部变量与全局变量的概念

**局部变量**是在函数或代码块内部定义的变量，仅在该函数或代码块内有效。一旦离开函数或代码块，局部变量就会被销毁。

**全局变量**是在函数或代码块外部定义的变量，在整个程序范围内有效。全局变量可以在任何函数或代码块中访问和修改。

### 2.2 局部变量和全局变量的访问规则

Python 中局部变量和全局变量的访问规则如下：

- **局部变量优先原则：**如果局部变量和全局变量同名，则优先使用局部变量。
- **全局变量声明：**要访问全局变量，需要使用 `global` 关键字进行声明。
- **修改全局变量：**要修改全局变量，也需要使用 `global` 关键字进行声明，否则会创建新的局部变量。

**示例：**

# 定义全局变量
x = 10

def my_function():
    # 定义局部变量
    x = 20
    print("局部变量 x:", x)  # 输出 20

    # 访问全局变量
    global x
    x += 1
    print("全局变量 x:", x)  # 输出 11

**代码逻辑分析：**

- 在 `my_function()` 函数中，定义了局部变量 `x`，并将其赋值为 20。
- 由于局部变量优先原则，在函数内部访问变量 `x` 时，会使用局部变量 `x`。
- 使用 `global` 关键字声明全局变量 `x`，并将其值加 1。
- 由于全局变量在整个程序范围内有效，因此函数外部的全局变量 `x` 也被修改为 11。

# 3. 局部变量与全局变量的性能影响

### 3.1 局部变量的性能优势

局部变量在性能上具有明显的优势，主要体现在以下几个方面：

- **内存访问速度快：**局部变量存储在栈内存中，而全局变量存储在堆内存中。栈内存的访问速度远高于堆内存，因此局部变量的访问速度更快。
- **内存占用小：**局部变量只在函数执行期间存在，函数执行结束后即被释放。而全局变量在程序运行期间一直存在，占用更多的内存空间。
- **避免不必要的内存开销：**局部变量只在需要时才被创建，而全局变量在程序启动时就被创建。对于不经常使用的全局变量，这会造成不必要的内存开销。

### 3.2 全局变量的性能劣势

与局部变量相比，全局变量在性能上存在一些劣势：

- **内存访问速度慢：**全局变量存储在堆内存中，访问速度较慢。
- **内存占用大：**全局变量在程序运行期间一直存在，占用更多的内存空间。
- **容易产生冲突：**多个函数或模块可以同时访问全局变量，容易产生变量冲突和数据不一致问题。
- **难以维护：**全局变量分散在程序的不同模块中，难以追踪和维护。

### 3.3 局部变量与全局变量性能对比

下表总结了局部变量和全局变量在性能上的对比