简介
最近在刷leetcode的14408.统计二叉树中好节点的数目这道题的时候，其实题目很简单，就是二叉树的先序遍历就能解决的问题。但是最开始的想法是写一个先序遍历函数，传递一个int类型的参数进去，但是发现结果不对，这个时候突然意识到python对于内置类型是值传递，故函数内修改的是参数的副本，参数本身并不会改变。如果想解决这个问题，那么可以在函数内修改全部变量，但是需要加上global关键字。但是发现加上了之后，还是通过不了某些case，最后找到了问题的原因，虽然跟global关键字没关系，但是还是借这个机会，好好来梳理一下global关键字，以及python中全局变量的各种特性。
背景知识
正式开始介绍之前，我们需要先了解一下Python中作用域的概念。Python变量的作用域一共有4种，分别是：
- L （Local） 局部作用域
- E （Enclosing） 闭包函数外的函数中
- G （Global） 全局作用域
- B （Built-in） 内建作用域
Python以 L –> E –> G –>B 的规则查找，即：在局部找不到，便会去局部外的局部找（例如闭包），再找不到就会去全局找，再或者去内建作用域中找。
global关键字定义
global是一个允许用户修改定义在当前作用域之外变量的关键字，它允许从非全局范围（比如一个函数内部）来创建和修改全局变量。
当且仅当我们需要在一个函数内部对外部变量进行赋值或者修改的时候，我们才需要使用global关键字。如果只是print或者普通的访问的话，是不需要使用global关键字的。
global关键字的使用规则
Python中关于global关键字的法则有如下几条：
- 在函数内部创建的变量，默认是局部变量
- 在函数外部定义的变量，默认是全局变量，并且无需显式指定
gloabl关键字 - 在函数内部使用
global关键字来对全局变量进行赋值或修改 - 在函数外部使用
global关键字无实际意义
实例讲解
例子1、在函数内部访问全局变量
a = 1 # global variable
def func():
print(a) # 直接print
b = a*2 # 直接访问a，但是不进行修改
print(b)
func()
例子2、在函数内部修改全局变量
在上面的例子中，print函数，或者下面的计算，其实都只是引用了全局变量，而并没有修改它，如果读者熟悉C/C++语言的话，我们其实可以直接在函数内修改全局变量的，我们来试下。
a = 1 # global variable
def func():
a += 1 # 修改全局变量
print(a)
func()
global关键字，它的作用就是告诉解释器，这个变量是一个全局变量，你需要去全局作用域寻找。具体代码如下：
a = 1 # global variable
def func():
global a
a += 1 # 修改全局变量
print("Inside func():", a)
func()
print("Outside func():", a)
可以看到，在函数内可以修改全局变量，并且修改在函数外部也生效了。
我们将全局变量的id打印出来，再次确认一下：
a = 1 # global variable
def func():
global a
a += 1 # 修改全局变量
print("func id: ", id(a))
print("Inside func():", a)
print("before, id: ", id(a))
func()
print("Outside func():", a)
print("after, id: ", id(a))
a进行修改之后，a的id值已经变量，故修改确实是发生在定义在外部作用域的全局变量上的。
例子3、在嵌套函数中使用全局变量
代码如下：
def foo():
x = 20
def bar():
global x
x = 25
print("Before calling bar: ", x)
print("Calling bar now")
bar()
print("After calling bar: ", x)
foo()
print("x in main: ", x)
输出为：
bar()中定义了一个全局变量x，在foo()函数内部定义的变量x对global关键字无效。在调用bar()前后，变量x取的都是局部变量x=20的值，故打印都是20。这里的嵌套函数bar()只是负责定义了一个全局变量而已。当foo()函数执行完成之后，我们再打印此时的x，发现输出25，这是因为在执行过bar()之后，全局变量x已经被定义出来了，此时访问的是全局变量x，只不过它是在一个函数内被定义的而已。
那有的同学就会问，bar()中定义的global x，为什么没有往上一步找，找到定义在foo()函数中的x呢？这是因为定义在函数foo()中的x是一个局部变量，所以这里并没有对它进行修改，我们可以做个实验来验证一下，如下：
del x # 先删除x，确保全局作用域中不存在全局变量x
def foo():
x = 1
def bar():
global x # 假设我们能找到全局变量x
x += 2 # 这里是对全局变量x进行修改
print("Before calling bar: ", x)
print("Calling bar now")
bar()
print("After calling bar: ", x)
foo()
print("x in main: ", x)
bar()中使用了global关键字，期望找到一个全局变量，尽管在foo()函数中定义了x，但是那不是全局变量，故python解释器没有找到，因此报错。
例子4、python模块之间共享全局变量
在Python中，我们先创建一个单独的模块config.py来存储全局变量，使其可以在各个模块中进行共享。代码如下：
# config.py
a = 0
b = "empty"
再创建一个update.py，来修改全局变量，如下：
# update.py
import config
# 对config模块中定义的全局变量进行修改
config.a = 10
config.b = "alphabet"
再创建一个main.py，来测试，如下：
import config
import update
print(config.a)
print(config.b)
输出结果为：
config.py，update.py，main.py。模块config.py保存了一些全局变量，update.py导入了config.py然后修改了这些全局变量。同理，在main.py中依次导入这两个模块，打印出结果，发现config.py中的结果确实是被修改了。
参考
- https://www.programiz.com/python-programming/global-keyword
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/111284408
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/65747821