[Better Way #21] 변수 영역과 클로저의 상호작용 방식을 이해하라

본문은 “파이썬 코딩의 기술 (Effective Python, 2판)”의 “Chapter 03. Functions”을 읽고 정리한 내용입니다.

예시 코드를 통해 알아보는 파이썬의 특성

def sort_priority(values, group):
    """group에 속하는 숫자에는 우선순위를 부여하여 정렬하는 함수"""
    def helper(x):
        if x in group: # -- helper 함수 영역 밖의 변수에 접근
            return (0, x)
        return (1, x)
    values.sort(key=helper)

numbers = [8, 3, 1, 2, 5, 4, 7, 6]
group = {2, 3, 5, 7}
sort_priority(numbers, group)
print(numbers)
# [2, 3, 5, 7, 1, 4, 6, 8]

1. 파이썬은 클로저(closure)를 지원한다.
   • 자신이 정의된 영역 밖의 변수를 참조하는 함수이다.
2. 파이썬에서는 함수가 first-class citizen 객체이다.
   • 직접 가리킬 수 있고, 변수에 대입하거나 다른 함수에 인자로 전달할 수 있다.
3. 파이썬에서는 시퀀스(ex. 튜플)를 비교하는 규칙이 있다.
   • 시퀀스를 비교할 때, 0번 인덱스부터 결과가 정해질 때까지 계속 차례로 비교한다.

파이썬에서 변수를 참조하는 순서

1. 현재 함수의 영역
2. 현재 함수를 둘러싼 영역 (현재 함수를 둘러싸고 있는 함수 등)
3. 현재 코드가 들어있는 모듈의 영역 (= 전역 영역, global scope)
4. 내장 영역(built-in scope, len, str 등의 함수가 들어있는 영역)

파이썬에서 변수에 값을 대입하는 방법

변수가 현재 영역에 이미 정의되어 있는 경우	그 변수의 값만 새로운 값으로 바뀐다.
변수가 현재 영역에 정의되어 있지 않는 경우	변수 대입을 변수 정의로 취급한다. 새로 정의된 변수의 영역은 해당 대입문/식이 들어있던 함수가 된다.

영역 지정 버그 (scoping bug)

→ 기본적으로 클로저 내부에 사용한 대입문은 클로저를 감싸는 영역(ex. 모듈 영역)에 영향을 끼칠 수 없다.

def sort_priority2(numbers, group):
    found = False           # 영역: "sort_priority2"
    def helper(x):  
        if x in group:
            found = True    # 영역: "helper" -- "sort_priority2"에 영향 X
            return (0, x)
        return (1, x)
    numbers.sort(key=helper)
    return found

간단한 함수가 아니라면 nonlocal 구문을 사용하지 말라

• nonlocal 문이란 클로저 밖으로 데이터를 끌어내는 구문으로, 클로저가 자신을 감싸는 영역의 변수를 변경한다는 사실을 표시한다. (ex. nonlocal found)

• 모듈 수준 영역까지 변수 이름을 찾아 올라가지 않는다는 한계점이 있다.

  global 문은 변수 대입 시 직접 모듈 영역(전역 영역)을 사용해야 한다고 지정한다.

• 간단한 함수가 아닌 경우에는 nonlocal 구문을 사용하기보다는 도우미 함수로 상태를 감싸는 편이 더 낫다.

  class Sorter:
      def __init__(self, group):
          self.group = group
          self.found = False
            
      def __call__(self, x):
          if x in self.group:
              self.found = True
              return (0, x)
          return (1, x)
  
  sorter = Sorter(group)
  numbers.sort(key=sorter)
  assert sorter.found is True
  

클로저 함수 내부에서는..

• 참조: 자신이 정의된 영역 외부에서 정의된 변수도 참조할 수 있다.
• 대입: 기본적으로 자신이 정의된 영역 외부에 영향을 끼칠 수 없으므로 대입이 아닌 정의로 취급된다.