python：関数が複数globalを読むロジック

質問

pythonの次のコードがあります

#------------------------------------
#code

default_name = "Ichiro"

def kyodai1(name=default_name):
return f"Hello {name},"

def kyodai2(name=None):
if name is None:
name = default_name
return f"Hello {name}."

default_name = "Jiro"
print(kyodai1(), kyodai2())

# 出力
# Hello Ichiro, Hello Jiro.

#-----------------------------------

kyodai2()関数では、
name = default_name
とあり、default_nameは最初の行の"Ichiro"を呼ぶかと思ったら、関数の下にある"Jiro"を読みに行っています

default_nameはglobal変数として
default_name = "Ichiro"
があるのに、def kyodai2()関数だけ
default_name = "Jiro"
を読みに行った理由がわからずにいます

このロジックを3つのAIにコードを読ませて説明させたところ、うち1つが
「(kyodai2スコープ内で)default_nameが定義されていません。この場合、default_name = "Ichiro"ではなく、default_name = "Jiro"を参照します」
と答えました

質問：
この説明が正しいかどうかもわからないのですが、なぜkyodai2()関数は、最初のIchiroではなくJiroを読みにいくのでしょうか？

Tutolialで該当箇所がわからずにいます

【回答上のご注意】
回答は、解答（答え）を求めています

わたしはプログラマーではないので、昭和的な「自分で考えろ」的なものは求めていません
わからなければ答えない自由もあなたにはあります
不明点があれば説明いたします

回答No.5

cametan_42

う〜む、これはだな・・・・・・。

最初に言っておく。実は直感的な話を言うと

# 出力
# Hello Jiro, Hello Jiro.

になるのが「正しい」。
繰り返すが、「マトモなレキシカルスコープを持つ」プログラミング言語だと全部同様の結果になる。

// JavaScriptの例
default_name = "Ichiro";

function kyodai1(name = default_name) {
return `Hello ${name},`;
}

function kyodai2(name = null) {
if (name === null) {
name = default_name;
}
return `Hello ${name}.`;
}

default_name = "Jiro";
console.log(`${kyodai1()} ${kyodai2()}`);

これも出力はJiro Jiroだ。
いくらファイルの冒頭でdefault_name = "Ichiro";と定義されていても実行直前でdefault_nameが"Jiro"と書き換えられている以上、実行時に参照するdefault_nameは"Jiro"になる。
他のレキシカルスコープ採用の(しかもキーワード引数アリの)言語で試しても同じ結果になるだろう。
レキシカルスコープは別名「字句的スコープ」と言う。「書いた通りにスコープが決定する」と言う意味だ。
つまり、他のスコーピングのシステムに比べると「悩む必要がない」設計になっている。直感的に判断が可能だ。
一方、Pythonは「一応」レキシカルスコープ採用、って言って良い言語だが、実はその実装は極めて不完全なんだ。

んで、だ。
どこからこの問題を持ってきた?
この問題は、普遍的なレキシカルスコープの挙動を問うてる問題じゃなくって、実の事を言うと「Pythonのバグ地味た挙動」を問うてる問題なんだ。
問題は、Pythonのスコープの問題ではなくって、「Pythonの関数定義に於いてのキーワード引数の挙動の不審さ」の問題なんだ。
従って、

> Tutolialで該当箇所がわからずにいます

はこれ、だ。

4.8.1. デフォルトの引数値:
https://docs.python.org/ja/3/tutorial/controlflow.html#default-argument-values

つまり、kyodai1の定義時にdefault_nameが"Ichiro"だった為、一旦それを評価した以上「そこから変わらない」と言うバグ地味た挙動が他の「マトモなレキシカルスコープを持った言語」と違う挙動をする原因になってる(これは全然何も得がない、んだ)。
そして、「こういうスタイルでPythonでプログラムしたらダメ」なんだよ。
ダメなプログラムを出して、つまり、重箱の隅をつつくような出題をする、ってのがPythonの「資格試験」の特徴なんだけど、まさしくそのテの問題だと思う。
Pythonにキーワード引数に大域変数で定義したデフォルト値を与えちゃいけない、んだ。この例のように「思わぬ挙動を引き起こす」場合がある、ってこった。
(もっとも「Pythonの危険性を知る」にはいい問題かもしれんが・・・・・・苦笑)

プログラミング言語に於いては、この、Pythonのように「実装者のポカ」が影響を与える場合がある。
従って、

> このロジックを3つのAIにコードを読ませて説明させた

極論、「ロジック」じゃねぇんだよ。「実装者がそういう実装をしちまった」以上に理由がない場合がしばしばある。
従って、「資格試験対策」を考えるなら、「ロジックを考える」んじゃなくって「暗記対策」しかあり得ないわけだ。
「重箱の隅をつつく」問題が出る以上、そこには「普遍的な(レキシカルスコープ採用言語に於いての)プログラミングに於いてのお約束」を問うてるわけじゃないんで、当然「暗記での対策」になっちまうわけだ。
Pythonは比較的、「どこを取っても論理的で整然としてる」言語じゃないんだ(もっとも言っちゃうと、かなりの確率でどの言語も「理論的にはどっか破綻してはいるが・・・「人が設計してる以上しょうがない」が)。

お礼

実際AIにコードを読ませたあと、実行させると
Hello Jiro, Hello Jiro.
と出したのがあったので、pythonではない言語の振る舞いではそうなるかなと昨日思っていました

同時にAIはglobal変数の多用は勧めないともいうので、これは問題集上の問題だなと思います

ありがとうございます

回答No.4

chie65536（@chie65535）

＞のような流れをイメージしました。間違っていたらご指摘ください。

間違っています。

＞print(kyodai2())　#最終行で
＞　↓　関数kyodai2に飛ぶ
＞def kyodai2(name=None):
＞ if name is None:
＞ name = default_name
＞ #default_nameがはどこだ？上にglobalの"Ichiro"あるけど、他も探してみよう

default_nameは探しません。

default_nameはもう既に「定義済み」で「値が代入済み」なので探す必要はありません。

メモリ内の「グローバル変数一覧」に存在していて「このグローバル変数の現在の値はJiro」と、一覧に記載されています。

default_nameには「一番最後に代入されていた値」が読みだされます。

代入文が「どこにあるか？」は関係ありません。上にあろうが、下にあろうが、関係ありません。重要なのは「一番最後に行われた代入が、どれなのか？」です。

そして、一番最後に行われた代入で何が代入されたかは「グローバル変数一覧」の「このグローバル変数の現在の値」に書かれています。

＞ return f"Hello {name}."
＞　↓
＞default_name = "Jiro"　#あっ、下に"Jiro"があった

繰り返しますが、上にあろうが、下にあろうが、関係ありません。「どれが一番最近に行われた代入なのか」が重要です。

で、今回は「一番最近に行われたのはJiroの代入」だった訳です。

お礼

はい。
「一番最近に行われた代入」を理解するため、

default_name = "Jiro"
の行を撤去すると、"Ichiro, Ichiro" なのでそこは理解できていると思います。

最初のコードにもどると、この質問の主旨はなぜ
def kyodai2():
のスコープの中で、default_name　への代入がない
しかしglobalで
default_name = "Jiro"
があった

では、なぜdef kyodai1()で「一番最近に行われた代入」であるはずの、Jiroが用いられないのかというのが疑問でした

def kyodai1()では、関数内で
def kyodai1(name=default_name):
と代入が起こってしまっている（既済）

def kyodai2():
のスコープ内ではdefault_nameはglobalで「一番最近に行われた代入」であるはずのJiroを出力する

global変数に大して「一番最近に行われた代入」＝Jiroであるが、def kyodai1()関数の中で、先行してname=default_nameの代入が起こっており、name = "Ichiro"となった
（先ほどまでdefault_nameを出力していると思い込んでいた）

nameを出力している

そう理解しました

ありがとうございます

回答No.3

redslove10

> それぞれ異なるグローバル変数の値を利用するロジックがいまいち？

利用しているのはもちろん同じグローバル変数です。

kyodai1()は関数定義時にdefault_nameという名前の箱に入った値である"Ichiro"を利用し、kyodai2()は関数実行時、つまりprint()される直前の行で箱の中身が"Jiro"に入れ替えられたdefault_nameの値を利用するという違いだけです。

補足

default_nameを出力していると思いこんでいましたが、

name

を出力していると気づきました
ありがとうございます

回答No.2

chie65536（@chie65535）

関数を
def kyodai1(name=default_name):
と定義した場合、nameのデフォルト値は「関数定義時点に決定」します。

default_nameは、この関数が定義された時点では「ichiroと定義されている」（「ichiroが代入されている、のではない」ことに注意）ので、この関数定義は
def kyodai1(name="ichiro"):
と同義です。

変数と関数の定義が終わると、実行に移ります。

実行段階に入ると、
default_name = "Ichiro"
が実行された後に、関数定義部分は読み飛ばされ、何も実行されずに、
default_name = "Jiro"
が実行され、default_nameにJiroが「代入」されます（定義ではなく「代入」である事に注意）

そして、
def kyodai1(name=default_name):
def kyodai2(name=None):
と定義された関数が連続で呼ばれ
kyodai2関数の中で
if name is None:
name = default_name
が実行され、結果として
Hello Ichiro, Hello Jiro.
が出力されます。

最近の高級言語では、定義段階でソースコードを上から下まで走査（スキャン）して、実行段階で再度ソースコードを上から下まで走査（実行）して、のように、１つのソースコードを、何度も繰り返して読み込みます。一回で上から順にいきなり実行している訳ではないので「書いてある順に実行されるとは限らない」ので注意しましょう。

お礼

いつも詳しい説明をありがとうございます
def がたぶん定義のdefinitionかなとおもっています

今回謎なのは、最終行で
print(kyodai1(), kyodai2())
と出力する際、kyodai1()と kyodai2()の2つの関数が実行されているのはわかるのですが、
kyodai1()が"Ichiro"を呼んでいるのはわかります

kyodai2()の関数が実行された場合、関数が参照する流れは結局
name = default_name
のdefault_nameを探すとき

print(kyodai2())　#最終行で
　↓　関数kyodai2に飛ぶ
def kyodai2(name=None):
if name is None:
name = default_name
#default_nameがはどこだ？上にglobalの"Ichiro"あるけど、他も探してみよう
return f"Hello {name}."
　↓
default_name = "Jiro"　#あっ、下に"Jiro"があった
　↓
#出力 Hello Jiro.

のような流れをイメージしました。間違っていたらご指摘ください。

回答No.1

redslove10

> なぜkyodai2()関数は、最初のIchiroではなくJiroを読みにいくのでしょうか？

kyodai2()関数が呼ばれる直前に
default_name = "Jiro"
が実行され、kyodai2()関数内の
name = default_name
のdefault_nameは上記で書き換えられたグローバル変数を参照するからです。

お礼

ありがとうございます
kyodai2()関数が呼ばれるとき、kyodai1()も呼ばれているのに、それぞれ異なるグローバル変数の値を利用するロジックがいまいち？です笑