python exec() 中的全局变量和局部变量

我正在尝试使用 exec 运行一段 python 代码。

my_code = """
class A(object):
  pass

print 'locals: %s' % locals()
print 'A: %s' % A

class B(object):
  a_ref = A
"""

global_env = {}
local_env = {}
my_code_AST = compile(my_code, "My Code", "exec")
exec(my_code_AST, global_env, local_env)

print local_env

这会产生以下输出

locals: {'A': <class 'A'>}
A: <class 'A'>
Traceback (most recent call last):
  File "python_test.py", line 16, in <module>
    exec(my_code_AST, global_env, local_env)
  File "My Code", line 8, in <module>
  File "My Code", line 9, in B
NameError: name 'A' is not defined

但是，如果我将代码更改为这样 -

my_code = """
class A(object):
  pass

print 'locals: %s' % locals()
print 'A: %s' % A

class B(A):
  pass
"""

global_env = {}
local_env = {}
my_code_AST = compile(my_code, "My Code", "exec")
exec(my_code_AST, global_env, local_env)

print local_env

然后它工作正常 - 给出以下输出 -

locals: {'A': <class 'A'>}
A: <class 'A'>
{'A': <class 'A'>, 'B': <class 'B'>}

显然 A 存在且可访问 - 第一段代码出了什么问题？我正在使用 2.6.5，干杯，

Colin

* 更新 1 *

如果我检查类内的 locals() -

my_code = """
class A(object):
  pass

print 'locals: %s' % locals()
print 'A: %s' % A

class B(object):
  print locals()
  a_ref = A
"""

global_env = {}
local_env = {}
my_code_AST = compile(my_code, "My Code", "exec")
exec(my_code_AST, global_env, local_env)

print local_env

然后很明显 locals() 在两个地方是不一样的 -

locals: {'A': <class 'A'>}
A: <class 'A'>
{'__module__': '__builtin__'}
Traceback (most recent call last):
  File "python_test.py", line 16, in <module>
    exec(my_code_AST, global_env, local_env)
  File "My Code", line 8, in <module>
  File "My Code", line 10, in B
NameError: name 'A' is not defined

不过，如果我这样做的话，就没有问题了——

def f():
  class A(object):
    pass

  class B(object):
    a_ref = A

f()

print 'Finished OK'

*更新2*

好的，这里的文档 -http://docs.python.org/reference/executionmodel.html

'类定义是可以使用和定义名称的可执行语句。这些引用遵循名称解析的正常规则。类定义的命名空间成为类的属性字典。在类范围内定义的名称在方法中不可见。'

在我看来，“A”应该在作为 B 定义的可执行语句中作为自由变量使用，当我们调用上面的 f() 时会发生这种情况，但当我们使用 exec() 时不会发生这种情况。这可以通过以下更容易地显示 -

my_code = """
class A(object):
  pass

print 'locals in body: %s' % locals()
print 'A: %s' % A

def f():
  print 'A in f: %s' % A

f()

class B(object):
  a_ref = A
"""

哪个输出

locals in body: {'A': <class 'A'>}
A: <class 'A'>
Traceback (most recent call last):
  File "python_test.py", line 20, in <module>
    exec(my_code_AST, global_env, local_env)
  File "My Code", line 11, in <module>
  File "My Code", line 9, in f
NameError: global name 'A' is not defined

所以我想新的问题是 - 为什么这些局部变量没有在函数和类定义中作为自由变量公开 - 这似乎是一个非常标准的闭包场景。

嗯，我相信这要么是一个实现错误，要么是一个未记录的设计决策。问题的关键是模块范围内的名称绑定操作应该绑定到全局变量。它的实现方式是，在模块级别中， globals() 是 locals() （在解释器中尝试一下），因此当您进行任何名称绑定时，它会像往常一样将其分配给 locals( ) 字典，也是全局变量，因此创建了一个全局变量。

当您查找变量时，首先检查当前的局部变量，如果未找到该名称，则递归检查包含该变量名称的范围的局部变量，直到找到该变量或到达模块范围。如果达到此目的，请检查全局变量，它们应该是模块范围的局部变量。

>>> exec(compile("import sys\nprint sys._getframe().f_code.co_name", "blah", "exec"), {}, {})
<module>
>>> exec("a = 1\nclass A(object):\n\tprint a\n", {}, {})
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<string>", line 2, in <module>
  File "<string>", line 3, in A
NameError: name 'a' is not defined
>>> d = {}
>>> exec("a = 1\nclass A(object):\n\tprint a\n", d,d)
1

这种行为就是继承起作用的原因（名称查找使用代码对象的范围 locals()，其中确实有 A）。

最后，这是 CPython 实现中的一个丑陋的 hack，即特殊情况的全局查找。它还会导致一些无意义的人为情况 - 例如：

>>> def f():
...     global a
...     a = 1
...
>>> f()
>>> 'a' in locals()
True

请注意，这都是我在阅读 python 语言参考的第 4.1 节（命名和绑定）时根据解释器的混乱做出的推断。虽然这不是确定的（我还没有打开 CPython 的源代码），但我相当确定我的行为是正确的。