Python 전역변수, 지역변수 그리고 함수 제대로 사용하기

도입

늘 그렇듯, 알고리즘 문제를 python으로 풀고 있었는데,
기본적인 전역변수, 지역변수를 다루는 과정에서 의문이 있었다.

2-d list를 다루는 dfs 문제였는데, int는 함수 내에서 global을 사용해서 수정하고, 지도 정보를 담은 2-d list는 global을 사용하지 않고 수정하는 것이다.

왜? list는 global 안 쓰고 수정 가능하지?

검색도 열심히 해보고 나름 실험도 해봤다.

본론

다음 5가지 기본 개념이 중요했다.

1. Python의 모든 것은 객체다.
2. Python function parameter
3. Python namespace
4. Python immutable/mutable object
5. Python call by reference

Python의 모든 것은 객체다

x = 3

y = 'string'

여기서 3과 ‘string’은 둘다 객체다.

Python function parameter

Python 함수의 파라미터를 통해 변수를 입력받는 순간,
해당 파라미터 이름의 지역 변수를 할당하는 것이다.

x = 1

def get_x(x: int) -> None:
    print(locals())
    print(globals())
# local에도 x가 있고, global에도 x가 있다

Python namespace

이름 공간이란, 특정 변수 이름이 효력을 갖는 범위를 말한다.
Python에는 크게 4가지 namespace가 있고, 참조 우선순위는 다음과 같다.

1. Local
2. Enclosed
3. Global
4. Built-in

특정 변수 명을 호출하면, 위와 같은 우선순위로 해당 이름의 변수를 찾는다.

Python immutable/mutable object

Python은 크게 2가지 종류의 객체가 있다.

• immutable
  • bool
  • int
  • float
  • str
  • tuple
• mutable
  • list
  • dict
  • set

immutable은 똑같은 값의 두 변수를 선언하면,
두 변수가 같은 객체를 가리킨다.

immutable은 = 연산자를 사용하여 값을 변경하려 할 때마다,
새로운 객체를 생성해서 재할당한다.

가장 큰 차이점은,
mutable은 indexing, slicing등으로,
재할당하지 않고 값을 변경할 수 있다.

mutable는 똑같은 값의 두 변수를 선언하면,
두 변수가 다른 객체를 가리킨다.
(이는 mutable이라서 언제든 바뀔 수 있어서 그런 것 같다.)

그래서, 이 글에서 가장 중요한 점은 다음 내용인 …

Python call by reference

Python에서 함수에 파라미터로 객체를 넘기게 되면(parameter passing),
해당 local 변수가 넘겨준 global 변수가 가리키는 객체를 그대로 함께 가리킨다.

따라서, mutable을 받았을 경우에,
새로운 객체를 재할당하려는 것이 아닌 수정만 하려고 하면,
indexing이나 slicing등으로 변경할 수 있는 것이다.

하지만, mutable도 재할당하려면 global을 사용해야한다.

결론

immutable = 1
mutable = [1, 2, 3]

def func1():
    mutable[0] = 1
    # indexing을 통한 변경. 재할당 x
    # global 변수 mutable만을 변경함.
    # local 변수 선언 x

def func2(mutable):
    mutable[0] = 1
    # global 변수 mutable 넘겨줄 경우
    # local과 global이 둘다 동일한 객체를 가리키므로,
    # 두 변수 모두 수정됨.
func2(mutable)

def func3():
    mutable = [7, 7, 7]
    # global 변수 수정 x
    # 새로운 local 변수 mutable 생성함.
    # global 변수에 재할당을 위해서는 global 키워드 사용해야함

이 정도만 이해하면, 앞으로는 잘 쓸 수 있지 않을까 싶다.

삽질의 기록

코드를 따로 정리하지 않아서 보는 것이 의미없을 것이다.
다만, 직접 이렇게 해본게 뿌듯해서 나를 위해 남긴다…ㅎ

immutable = 1
mutable = [1, 1, 1]

# locals, globals 실험

def print1():
    print('print1', immutable)
    print('print1', mutable)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())

def print2():
    immutable = 2
    mutable = [2, 2, 2]
    print('print2', immutable)
    print('print2', mutable)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())

def print3():
    global immutable
    global mutable
    immutable = 3
    mutable = [3, 3, 3]
    print('print3', immutable)
    print('print3', mutable)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())

# call by reference 실험

def print4(immutable, mutable):
    print('print4', immutable)
    print('print4', mutable)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())

def print5(immutable, mutable):
    immutable = 2
    mutable = [2, 2, 2]
    print('print5', immutable)
    print('print5', mutable)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())

def print5_2(immutable, mutable):
    immutable = 2
    mutable[0] = 2
    print('print5_2', immutable)
    print('print5_2', mutable)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())

def print5_3():
    immutable = 2
    mutable[0] = 2
    print('print5_3', immutable)
    print('print5_3', mutable)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())

def print6(immutable, mutable):
    # global immutable # "immutable" is assigned before global declarationPylance
    # global mutable # "mutable" is assigned before global declarationPylance
    # SyntaxError: name 'immutable' is parameter and global
    # SyntaxError: name 'mutable' is parameter and global
    immutable = 3
    mutable = [3, 3, 3]
    print('print6', immutable)
    print('print6', mutable)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())

# global 2-d list 실험
def print7():
    mutable2 = [1, 1, 1]
    print('print7', mutable2)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())

def print8():
    mutable2[0][0] = 2
    print('print8', mutable2)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())

def print9():
    global mutable2
    mutable2[0][0] = 2
    print('print9', mutable2)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())

def print10(mutable2):
    mutable2 = [1, 1, 1]
    print('print10', mutable2)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())

def print11(mutable2):
    mutable2[0][0] = 2
    print('print11', mutable2)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())

def print12(mutable2):
    mutable2[0][0] = 3
    print('print12', mutable2)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())
    mutable2 = [3, 3, 3]
    print('print12', mutable2)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())
    mutable2[0] = 7
    print('print12', mutable2)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())

def print13(mutable2):
    print('mutable2_print13_id', id(mutable2))
    mutable2[0][0] = 3
    print('mutable2_print13_id', id(mutable2))
    print('print13', mutable2)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())
    mutable2 = [3, 3, 3]
    print('mutable2_print13_id', id(mutable2))
    print('print13', mutable2)
    print('locals', locals())
    print('globals', globals())

# locals, globals 실험
print1()
print2()
print3()
# call by reference 실험
# 초기화
immutable = 1
mutable = [1, 1, 1]
# 시작
print4(immutable, mutable)
print5(immutable, mutable)
print5_2(immutable, mutable)
print5_3()
# print6(immutable, mutable)

# global 2-d list 실험
# 초기화
mutable2 = [[1, 1], [1, 1], [1, 1]]
# 시작
print7()
print8()
print9()
# 초기화
mutable2 = [[1, 1], [1, 1], [1, 1]]
# 시작
print10(mutable2)
print11(mutable2)
print12(mutable2)
print('mutable2_global_past_id', id(mutable2))
print13(mutable2)
print('mutable2_global_future_id', id(mutable2))

# mutable 실험

list1 = [1, 2]
list2 = [1, 2]
list3 = list1

print(id(list1))
print(id(list2))
print(id(list3))

# 같은 객체 가리키고 변화를 줘도 달라지지 않음
list3[0] = 3
print(id(list1))
print(id(list3))

# immutable 실험

int1 = 1
int2 = 1
print(id(int1))
print(id(int2))
# 같은 객체 가리킴 (immutable)

# mutable 과 함수 실험

mut1 = [1, 2, 3]

def get_mut1(mut1):
    print(id(mut1))

def get_mut2(mut1):
    print(id(mut1))

print(id(mut1))
get_mut1(mut1)
get_mut1(mut1)
get_mut2(mut1)

# immutable 과 함수 실험

immut1 = 1

def get_immut1(immut1):
    print(id(immut1))

print(id(immut1))
get_immut1(immut1)