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지역 변수와 전역 변수

1. 지역 변수

지역 변수는 함수 내부에서만 정의되고 사용되는 변수입니다. 이를 통해 다른 함수나 프로그램의 전체 흐름에 영향을 주지 않고, 함수 내부에서만 데이터를 관리할 수 있습니다.

이는 복잡한 프로그램에서 여러 개발자가 작업할 때 변수 이름 충돌을 방지하고, 코드의 유지 보수를 용이하게 합니다.

# 지역 변수 사용 예시 def f(): a = 1 print(a) # 출력: 1 f() # print(a) # error: a는 f 함수 내부에서만 정의되었습니다.

위 코드에서 a 변수는 지역변수입니다. 따라서 밖에서 이 변수에는 접근할 수 없습니다.

지역에 선언된 변수 목록을 보려면 locals()를 사용하면 됩니다.

def f(): a = 1 print(locals()) # 출력: {'a': 1} f()

함수 내부에서 함수를 선언하여 locals()로 어떻게 할당이 되었는지 확인해보겠습니다.

def f(): a = 1 b = 'hello' def ff(): pass print(locals()) # 출력: {'a': 1, 'b': 'hello', 'ff': <function f.<locals>.ff at 0x7a46e99d2c20>} f()

위처럼 ‘ff’도 변수명으로 등록이 된 것을 확인할 수 있습니다.

2. 전역 변수

전역 변수는 프로그램 전체, 어떤 함수에서도 접근 가능한 변수입니다. 함수 내부에서 함수 외부에 정의된 변수를 변경하려면, 그 변수를 global로 선언해야 합니다. 키워드를 사용하면 함수 내부에서 전역 변수를 참조하고 수정할 수 있게 됩니다.

그러나 global 키워드를 사용한 전역 변수의 변경은 권장되지 않습니다. 이는 코드가 복잡해질 때 변수의 값이 예기치 않게 변경될 수 있어 버그를 유발할 위험이 있기 때문입니다. 대신, 필요한 값을 함수의 인자로 전달하고, 함수의 반환 값을 사용하여 결과를 얻는 방식을 선호합니다. 이 방법은 객체 지향 프로그래밍에서 권장하는 방식으로, 코드의 안정성과 유지보수성을 높여줍니다.

이렇게 하면, 각 함수는 주어진 입력에 대해서만 작동하고 외부 변수에 의존하지 않으므로, 함수의 행동이 예측 가능해지며, 다른 코드 부분과의 상호 작용에서 발생할 수 있는 문제를 줄일 수 있습니다.

예제를 살펴보도록 하겠습니다.

a = 100 def f(): global a a = a + 1 f() print(a) # 출력: 101, 함수 f 내에서 전역 변수 a가 수정되었습니다.

이번에는 아래와 같이 global을 지우고 실행해보도록 하겠습니다.

a = 100 def f(): a = a + 1 # error f() print(a)

함수 안에서 전역 변수를 global 키워드 없이 수정하는 것은 허락하지 않기 때문에 에러가 납니다.

이번에는 전역 변수를 읽기만 해보도록 하겠습니다.

a = 100 def f(): print(a) # 출력: 100 f() def ff(): b = a + 1 print(b) # 출력: 101 ff()

위처럼 불러와서 읽기만 하는 경우에는 사용이 가능합니다. 이처럼 global 변수를 쓰지 않더라도 외부 변수에 접근하는 것은 가능합니다. 변경이 불가능한 것이죠. 다음 예시도 한 번 보도록 하겠습니다.

a = 100 def f(): a = 1000 print(a) # 출력: 1000 f()

위 예시는 error가 출력이 될 것 같지만 1000이 출력이 됩니다. 이유는 전역에 있는 a와 로컬에 있는 a변수가 구분되기 때문입니다. 두 변수는 다른 변수인 것입니다. 그러면 에러가 났던 코드를 다시 가져와 살펴보도록 하겠습니다.

a = 100 def f(): a = a + 1 # error f()

이 코드에서 a = a + 1은 연산자 우선순위에 의해 a + 1이 먼저 실행됩니다. 그러면 a는 100으로 전역변수에 있는 값이 되는 것이죠. 그런데 a에 할당하려니 전역변수는 수정할 수 없습니다. 따라서 a를 지역변수로 놓고 a + 1을 하려니 지역변수에는 a가 선언된 적이 없습니다. 따라서 a + 1 연산을 할 수 없기 때문에 local variable 'a' referenced before assignment에러가 출력됩니다. 로컬 변수인 a가 할당되기 전에 참조가 되었다는 것이죠.

전역에 정의된 변수는 globals()를 사용하여 출력 가능합니다. 다만 전역에는 좀 더 많은 변수들이 선언되어 있습니다. 우리가 선언한 변수는 마지막 부분에 있습니다.

a = 1 b = 'hello' def f(): pass print(globals())

{
  '__name__': '__main__',
  '__doc__': 'Automatically created module for IPython interactive environment',
  # ...생략...
  'a': 1,
  'b': 'hello',
  'f': <function f at 0x7b64af2453f0>
}

{
  '__name__': '__main__',
  '__doc__': 'Automatically created module for IPython interactive environment',
  # ...생략...
  'a': 1,
  'b': 'hello',
  'f': <function f at 0x7b64af2453f0>
}

3. 나아가기

해당 예제는 여러 개의 중첩 함수를 정의하고 호출하면서 지역 변수 a의 스코프를 보여줍니다. 각 함수(f, ff, fff) 내에서 a라는 이름의 지역 변수가 따로 생성되고, 해당 함수의 스코프 내에서만 그 변수가 유효합니다.

a = 10 def f(): a = 100 print(a) # 출력: 100 def ff(): a = 1000 print(a) # 출력: 1000 def fff(): a = 10000 # 출력: 10000 print(a) fff() ff() f() print(a) # 출력: 10

해당 예제는 전역 변수와 지역 변수, 그리고 global 키워드의 사용을 보여주는 복잡한 예입니다. 여러 단계의 중첩 함수를 통해 변수 a의 스코프를 다양하게 변경하고 있습니다.

# global을 하면 함수가 얼만큼 중첩되어 있건 최상단에 있는 a를 바라봅니다. a = 10 def f(): a = 100 print(a) def ff(): a = 1000 print(a) def fff(): global a print(a) fff() ff() f() print(a)

:::{.callout}

nonlocal 키워드는 13-10 장에서 다룹니다. 여기서는 지역변수, 전역변수에 대해서만 다룹니다.

:::

{"packages":["numpy","pandas","matplotlib","lxml"]}