【注意】最后更新于 December 4, 2020，文中内容可能已过时，请谨慎使用。

如果你写过 javascript，应该听说过变量提升（hoisting），如果你自诩“Life is short, I use Python”，那么多多少少会用过global、nonlocal这两个关键字。无论新手还是老手，遇到这些时都会觉得很别扭，稍不留神就会出现意想不到的 bug，如果你仔细观察就会发现，它们其实是一个问题：变量作用域的问题。

其次，随着函数式编程的日趋火热，闭包逐渐成为了 buzzword，但我相信没几个人（希望你是那少数人）能够准确概括出闭包的精髓，而其实闭包这一概念也是解决变量作用域问题。

这篇文章首先介绍作用域相关的知识，主要是比较 dynamic scope 与 static(或lexical) scope 语言的优劣势；然后分析 Python 中为什么需要global和nonlocal，Javascript 为什么有变量提升，我这里不仅仅是介绍what，更重要的是why，要知道这两门语言的设计者都是深耕CS领域多年的老手，不会轻易犯错的，肯定有“不为人知”的一面，但遗憾的是网上大部分文章就是解释what，很少有涉及到why的，希望我这篇文章能够填充这一空缺；最后介绍闭包这一重要概念。

简单来说，作用域限定了程序中变量的查找范围。

在编程语言中有子过程（subroutine，也称为函数、过程）之前，所有的变量都在一个称为“global”的环境中，现在来看这当然是非常不合理，所以在之后有子过程的大部分静态语言（变量的类型不可变）里面，不同的 block（像if、while、for、函数等），具有不同的环境。例如：

上面代码片段是一简单的 C 语言程序，在执行 if 代码块时，会新创建一个环境（称为E1，其外围环境为全局环境E0。见下图），然后在 E1 中定义变量i，在 if 代码块结束后，E1 这个环境就会被删除，这时 main 函数后面的程序就无法访问 if 代码块的变量了。

上面这一做法符合我们的直观印象，也是比较合理的设计。但是在一些动态语言（变量的类型可以任意改变）中，并没有变量声明与使用的区别，而是在第一次使用时去声明这个变量，像下面这个 Python 示例：

在 Python 中，执行 if 代码块时不会去创建新的环境，而是在 if 代码块所处的环境中去执行。

根据我目前所了解到的：

首先声明一点，这里的dynamic与static是指的变量的作用域，不是指变量的类型，与动态语言与静态语言要区分开。

在上面我们了解到，所有的高级语言都具有函数作用域。我们一般是这样使用函数的，先声明再使用，也就是说函数的声明与使用是分开的，这就涉及到一个问题，函数作用域的外围环境是声明时的还是运行时的呢？不同的外围环境对应不同的语言：

看下面这个 Python 示例：

上面的示例包括两个文件：foo.py、bar.py，在bar.py中调用foo.py的foo函数，因为 Python 属于 static scope 的语言，所以这时的环境是这样的：

static scope 是比较符合正常思维的，也是比较正确的实现方式，否则我们在使用第三份类库时，很容易就会发生变量冲突或覆盖的情况。采用 dynamic scope 的语言都是比较古老的，现在还比较常见的是 Shell，想想大家在写 Shell 时是多痛苦就知道 dynamic scope 是多么反人类了。

就像前面说的，Javascript 具有 function level 的 static scope，但是这里有一个常见的问题，具体代码：