MicroPython: Variablen in Funktionen

Variablen sind vom Programmierer erstellte Schlüsselworte, die Werte, Zahlen, Texte oder andere Datentypen enthalten können.

Beim Verwenden von Variablen in Funktionen muss man ein paar Dinge beachten, über die man als Anfänger gerne mal stolpert.

Variablen in Funktionen

Auf Variablen, die außerhalb von Funktionen erstellt wurden, kann man in Funktionen jederzeit lesend zugreifen.

# Variable x setzen

x = 10

def view():
    # Variable x setzen
    print(x)

view() # Ausgabe: 10

Variablen in Funktionen ändern

Anders sieht es aus, wenn man eine Variable ändern will. Der folgende Programmcode erzeugt eine Fehlermeldung.

# Variable x setzen
x = 10

# Funktion
def view():
    # Variable x ändern
    x = x + 1
    # Variable x ausgeben
    print(x)

view() # Ausgabe: 10

Dieser Programmcode verursacht folgende Fehlermeldung:

NameError: local variable referenced before assignment

Die Fehlermeldung „NameError: local variable referenced before assignment“ bedeutet, dass in dem Programmcode versucht wurde, auf eine lokale Variable zuzugreifen (x + 1), bevor sie einen Wert bekommen hat.
Wenn die Variable außerhalb der Funktion erstellt wurde, gibt es verschiedene Lösungen, um sie innerhalb der Funktion zu verwenden.

Lösung 1: Globale Variable verwenden

Wenn eine Funktion eine Variable ändern soll, die schon außerhalb verwendet wurde, dann kann man sie innerhalb der Funktion mit dem Schlüsselwort „global“ kennzeichnen, damit diese Variable innerhalb der Funktion geändert werden kann.

# Variable x setzen
x = 10

def edit_global():
    # als globale Variable deklarieren
    global x
    # Änderung der globalen Variable
    x = x + 1

def view():
    print(x) # Ausgabe der Variable x

view() # Ausgabe: 10
edit_global()
view() # Ausgabe: 11

In diesem Beispiel wird die Variable „x“ zuerst auf 10 gesetzt. Die Funktion „edit_global“ verwendet das Schlüsselwort „global“, um anzuzeigen, dass sie die Variable „x“ ändern möchte. Nach dem Aufruf von „edit_global“ hat sich der Wert der Variable „x“ auf 11 geändert.

Lösung 2: Variable übergeben

Wenn eine Funktion eine Variable ändern soll, die schon außerhalb verwendet wurde, dann kann man sie der Funktion als Parameter übergeben und innerhalb der Funktion ändern. Anschließend muss man mit einem „return“ die Variable wieder zurückgeben. Der Funktionsaufruf muss dann aber auch die Variable überschreiben.

# Variable x setzen
 x = 10
 
 def edit_var(y):
     # Änderung der übergebenen Variable
     y = y + 1
     return y

def view():
    print(x) # Ausgabe der Variable x

view() # Ausgabe: 10
x = edit_var(x)
view() # Ausgabe: 11

In diesem Beispiel wird die Variable „x“ zuerst auf 10 gesetzt. Die Funktion „edit_var“ bekommt die Variable beim Aufruf übergeben und verwendet sie in der Funktion als Variable „y“. Am Ende der Funktion wird die Variable „y“ zurückgegeben und beim Funktionsaufruf der Variable „x“ zugewiesen.

Was ist die bessere Lösung?

Das Verwenden von globalen Variablen scheint eine schnelle und einfache Lösung zu sein. Aber, die Verwendung von „global“ erschwert die Fehlersuche, wenn beliebige Funktionen den Zustand einer Variable „versteckt“ verändern.
Dagegen scheint das Übergeben und Zurückgeben von Variablen über die Funktion umständlich zu sein. Allerdings ist sofort ersichtlich, woher Werte und Daten kommen und wohin sie übergeben werden. Die Zeile „x = edit_global(x)“ beschreibt explizit, dass die Variable „x“ an die Funktion „edit_global“ übergeben wird, deren Inhalt eventuell verändert wird und anschließend in die Variable „x“ geschrieben wird.

Welche Lösung man verwenden sollte hängt ein wenig mit der Länge des Programmcodes ab. Ist der Programmcode nur sehr kurz, dann ist die Verwendung von „global“ sicherlich in Ordnung. Sobald der Programmcode über mehrere Bildschirmseiten verläuft oder sogar in mehreren Dateien aufgeteilt ist, sollte man „global“ vermeiden.

Das Verwenden von „global“ ist nur dann sinnvoll, wenn man mit Variablen arbeiten will, die von mehreren Funktionen genutzt und verändert werden. Denkbar ist es auch als schnelle Lösung in einem kurzen Programmcode, wenn man es verantwortungsvoll und sparsam einsetzt.

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