Python模块间共享全局变量的行为差异及原因咨询

我正试图理解跨模块共享变量的行为。原本以为一个模块中的全局变量可以被另一个模块访问，有时确实如此，但有时却并非如此。（我知道全局变量通常不是合适的工具，但存在一些适合使用它们的场景。）

以下是代码示例：

shared.py #

globalvar=0                 # 全局标量变量
globalarray1=[1,2,3]        # 通过.append()修改的全局数组
globalarray2=['A','B','C']  # 通过重新赋值修改的全局数组

def set_globals():
    global globalvar
    global globalarray1
    global globalarray2

    globalvar=1
    globalarray1.append(4)
    globalarray2=['a','b','c']

    print("set_globals: globalvar="+str(globalvar))
    print("set_globals: globalarray1="+str(globalarray1))
    print("set_globals: globalarray2="+str(globalarray2))

module.py #

from paas.shared import *

def _main_():
    global globalvar
    global globalarray1
    global globalarray2

    set_globals()

    print("main: globalvar="+str(globalvar))
    print("main: globalarray1="+str(globalarray1))
    print("main: globalarray2="+str(globalarray2))

_main_()

运行程序后的输出：

set_globals: globalvar=1
set_globals: globalarray1=[1, 2, 3, 4]
set_globals: globalarray2=['a', 'b', 'c']
main: globalvar=0
main: globalarray1=[1, 2, 3, 4]
main: globalarray2=['A', 'B', 'C']

观察到的现象：

• _main_函数无法看到shared模块中set_globals修改后的标量变量globalvar（修改在set_globals内生效并打印，但_main_打印的是原值）。
• _main_能看到同一个globalarray1——set_globals中对globalarray1执行的append(4)操作，在_main_打印时能被识别。
• _main_无法看到同一个globalarray2——set_globals中赋值后的globalarray2在该函数内打印正确，但_main_打印的是初始值。

补充说明：这与函数内局部变量隐藏同名全局变量的情况无关；这是两个同名但初始值不同的变量。看起来import操作创建了一个同名的新模块变量，其初始值来自导入模块中的同名变量。

有人能解释这是怎么回事吗？我只看过关于全局变量的基础教程类文档，如果有能解释此现象的文档，恳请提供相关指引。

解释 #

核心原因在于Python中变量赋值与可变对象修改的区别，以及from module import *的导入机制：

1. from paas.shared import *的本质
   这种导入方式会把shared模块中所有非下划线开头的变量，复制一份到当前module.py的命名空间中。也就是说，module.py里的globalvar、globalarray1、globalarray2，一开始是shared模块对应变量的副本：

   • 对于不可变类型（如整数globalvar）：副本是独立的数值，和原模块的变量指向不同的内存地址。
   • 对于可变类型（如列表globalarray1、globalarray2）：副本是指向同一个列表对象的引用，此时两个模块的变量共享同一个内存中的列表。

2. 不同操作的影响

   • 不可变类型（globalvar）：set_globals里的globalvar=1是给shared模块的globalvar重新赋值，指向了新的整数对象。但module.py里的globalvar还是原来的副本（指向0），所以看不到修改。
   • 可变类型的原地修改（globalarray1.append(4)）：append是对列表对象本身进行修改，没有改变变量的引用指向。因为module.py和shared的globalarray1指向同一个列表，所以修改会被两边同时看到。
   • 可变类型的重新赋值（globalarray2=['a','b','c']）：这是给shared模块的globalarray2重新指向了一个新的列表对象。而module.py里的globalarray2还是指向原来的['A','B','C']列表，所以看不到新的赋值。

3. 解决方法
   如果想让module.py能看到shared模块中变量的所有修改，应该直接导入模块本身，而不是导入变量：

   # module.py修改后
   import paas.shared as shared
   
   def _main_():
       shared.set_globals()
       print("main: globalvar="+str(shared.globalvar))
       print("main: globalarray1="+str(shared.globalarray1))
       print("main: globalarray2="+str(shared.globalarray2))
   
   _main_()
   

   这样所有访问都是直接操作shared模块的命名空间，就能看到所有修改了。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者John Elion