Python闭包中total和count为何不是自由变量？如何设置？

我正在阅读Luciano Ramalho所著的《Fluent Python》（个人认为这是一本很棒的书）。在装饰器与闭包章节中，有如下代码：

def make_averager():
    series = []

    def averager(value):
        series.append(value)
        total = sum(series)
        return total/len(series)
    return averager


avg = make_averager()

在此例中，series是自由变量，可通过打印验证：

>>> avg.__code__.co_varnames
('new_value', 'total')
>>> avg.__code__.co_freevars
('series',)

但当我重构make_averager()后：

def make_averager():
    series = []
    total = 0
    count = 0

    def averager(value):
        total += value
        count += 1
        return total/count
    return averager

avg = make_averager()

total和count并未被识别为自由变量，反而成为局部变量（avg.__code__.co_varnames返回('value', 'total', 'count')，avg.__code__.co_freevars返回()）。series因未在averager中调用，不再是自由变量这点我能理解，但无法理解total和count的情况。请问为何它们不是自由变量，如何将它们设为自由变量？

问题解答 #

为什么total和count不是自由变量？ #

Python解释器对变量的赋值操作有明确判定规则：只要在函数内部对变量进行赋值（包括+=、-=这类增量赋值），就会默认该变量是当前函数的局部变量，即便外部嵌套作用域存在同名变量，也不会去引用外部的那个。

而第一个例子里的series.append(value)属于修改可变对象的操作，并没有对series本身赋值（没有改变series指向的内存地址），所以解释器会去外部作用域查找series，将其认定为自由变量。

如何将它们设为自由变量？ #

使用Python的nonlocal关键字，在内部函数averager中声明total和count来自外部嵌套作用域，这样解释器就不会将它们视为局部变量，而是标记为自由变量。

修改后的代码如下：

def make_averager():
    series = []
    total = 0
    count = 0

    def averager(value):
        nonlocal total, count
        total += value
        count += 1
        return total/count
    return averager

avg = make_averager()

此时再验证变量属性：

>>> avg.__code__.co_varnames
('value',)
>>> avg.__code__.co_freevars
('total', 'count')

可以看到total和count已经被识别为自由变量了。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ViM