スコープ(変数の有効範囲)とは?ローカル変数・グローバル変数をPythonで解説

結論: スコープは、**変数が「見える範囲」**のことです。**関数の中でつくった変数(ローカル変数)**は、その関数の中だけで使えます。関数の外の変数(グローバル変数)は、関数の中から読むことはできますが、書き換えると別の扱いになります。エラーが出た時は、NameError(見えない変数を使った)と、UnboundLocalError(外の変数を中で書き換えようとした)を疑ってください。

スコープとは

プログラムには、たくさんの変数が登場します。もし、すべての変数が、どこからでも見えて、書き換えられるとしたら、別々の場所で、同じ名前を使った時に、値が混ざってしまいます。

そこで、変数には、**使える範囲(スコープ)**が決められています。変数の基本は、変数とはをご覧ください。

ローカル変数とグローバル変数

name = "田中"          # グローバル変数

def greet():
    count = 0          # ローカル変数
    print(name)        # 外の変数は、読める
    print(count)

greet()
print(name)            # OK
print(count)           # NameError:関数の外からは、見えない

関数の基本は、関数とはで解説しています。

エラーの原因と直し方

① NameError

def f():
    x = 1

f()
print(x)
# NameError: name 'x' is not defined

x は、関数の中だけで使える変数です。関数の外から使おうとすると、見えないため、エラーになります。

直し方:使いたい値は、return(戻り値)で、外へ渡します。

def f():
    x = 1
    return x

x = f()
print(x)   # 1

② UnboundLocalError

count = 0

def add():
    count = count + 1   # エラー
    return count

add()
# UnboundLocalError: local variable 'count' referenced before assignment

関数の中で count = ... と代入すると、Pythonは、count をこの関数のローカル変数として扱います。右側の count は、まだ値がないローカル変数を読もうとするため、エラーになります。

直し方:外の値は、引数で渡し、結果を戻り値で返します。

def add(count):
    return count + 1

count = 0
count = add(count)
print(count)   # 1

globalキーワード

関数の中から、グローバル変数を書き換えたい時は、global を使うこともできます。

count = 0

def add():
    global count
    count = count + 1

ただし、おすすめしません。

• どこで値が変わるのか、追いにくくなる
• 関数が、外の状態に依存し、テストしにくくなる
• 思わぬ場所で値が変わり、バグの原因になりやすい

引数と戻り値で受け渡す書き方に、そろえるのが安全です。

ifやforの中でつくった変数

Pythonでは、if や for は、新しいスコープをつくりません。

for i in range(3):
    last = i

print(last)   # 2(ループの外でも、使える)

ループの変数 i も、ループが終わったあとに、使えます。条件分岐やループの基本は、条件分岐(if文)とはと、ループ(繰り返し)とはをご覧ください。

JavaScriptでは

言語によって、ルールが違います。JavaScriptでは、次のようになります。

let と const を使うのが、現在の一般的な書き方です。

同じ名前の変数に注意

中と外で、同じ名前の変数を使うと、混乱しやすくなります。

x = 10

def f():
    x = 99      # 外のxとは、別のローカル変数
    return x

f()
print(x)        # 10(外のxは、変わらない)

• 関数の中の x は、別の変数
• 外の x は、変わらない

意味のある、別々の名前をつけると、読みやすくなります。

再帰とスコープ

関数が自分自身を呼ぶ再帰では、呼び出しごとに、別々のローカル変数がつくられます。再帰とはでも、呼び出しごとの値の動きを、図で確認できます。

エラーの確認

エラーメッセージの読み方は、エラーメッセージの正しい読み方・調べ方をご覧ください。

まとめ

• スコープは、変数が見える範囲。関数の中のローカル変数は、その関数の中だけで使える
• 関数の外のグローバル変数は、関数の中から読めるが、書き換えようとすると、別の扱いになる
• NameErrorは見えない変数を使った時、UnboundLocalErrorは外の変数を中で書き換えようとした時
• 値は、引数で渡し、戻り値で返す。globalは、なるべく避ける

関連記事:変数とは、関数とは、再帰とは、条件分岐(if文)とは、デバッグとは