Python是一门强大的动态语言，那么动态和强大在哪里呢？除了好的方面，Python的动态性是否隐藏了一些使用陷阱，有没有办法识别和避免它们？顺着它的动态特性这个话题，几篇文章依次探讨了：动态修改变量、动态定义函数、动态执行代码等。但是，当混合使用变量赋值、动态赋值、命名空间、作用域和函数时，事情才能真正得到编写原理等时很棘手。因此，本文结合前文的部分内容，进行延伸探讨，希望能厘清一些使用细节，更深入地探索Python语言的奥秘。(1)充满疑惑的例子先来看看这个例子：#Example0deffoo():exec('y=1+1')z=locals()['y']print(z)foo()#output:2exec()函数的代码块中定义了变量y，这个值可以被后面的locals()获取到，赋值后也打印出来。但是，仅根据此示例进行少量更改，结果可能会大不相同。#Example1deffoo():exec('y=1+1')y=locals()['y']print(y)foo()#Error:KeyError:'y'把前面例子中的z改成y,刚报错。其中，KeyError是指对应的key在字典中不存在。为什么会这样，无论新赋值的变量是y还是z，为什么对结果的影响如此不同？尝试去掉exec，不会报错！#例子2deffoo():y=1+1y=locals()['y']print(y)foo()#2问题：直接给y赋值，在exec()中动态赋值会不是locals()的值如何影响它？再次尝试给例1中的locals()赋值，还是报错：#例3deffoo():exec('y=1+1')boc=locals()y=boc['y']print(y)foo()#KeyError:'y'先做赋值，没用吗？不会的，调整赋值顺序到最前面就不会报错了：#Example4deffoo():boc=locals()exec('y=1+1')y=boc['y']print(y)foo()#2也就是说locals()的值不是固定的，它的值和调用的上下文有关，调用locals()的时机很关键。但是，如果要验证的话，在函数中添加一个locals()的print，这个动作会影响最终的执行结果。#示例5deffoo():boc=locals()exec('y=1+1')print(locals())y=boc['y']print(y)foo()#{'boc':{...}}#KeyError:'y'这是怎么回事？(2)多元知识的储备上面的例子在细微之处差别较大，主要受以下知识点的影响：1.变量的声明和赋值2.locals()取值和修改的逻辑3.locals()字典和局部命名空间的关系4.函数的编译，抽象语法树的解析注：exec()函数有两个默认参数globals()和locals()（与内置函数同名），以有限字符变量在字符串参数中的作用，如果加上，只会增加上面例子的复杂度，所以我们都做默认处理，这里讨论exec()只有一个参数的情况。在某些编程语言中，变量声明和赋值可以分开。比如声明的时候写inta，需要赋值的时候写a=1。当然也不一定要拆分，就是inta=1。对应到Python，情况就不同了。这两个动作在写的时候合二为一。首先，它不需要指定变量的类型，任何时候都不需要（也不可能）在变量前加一个类型（比如int）。第二，声明和赋值过程不能分开写，即只能写成a=1，其他语言看起来好像写成assignment，但实际上它的作用是inta=1。这虽然是一种方便，但也隐藏了一个难以察觉的陷阱（重点加了）：当你看到a=1时，你无法判断a是第一次声明还是已经声明过。关于locals()的创建过程，locals()字典是本地命名空间的代理，它会收集本地范围内的变量。如果在代码运行时动态修改局部变量，只会影响字典，不会影响真正的局部变量。作用域变量。因此，当再次调用locals()时，动态修改的内容会因为重新获取而被丢弃。运行时本地命名空间是不可变的，这意味着exec()函数中的变量赋值不会影响它，但locals()字典是可变的，并且会受到exec()函数的影响。关于函数的编译，Python在编译时确定局部作用域内的合法变量名，然后在运行时绑定内容。范围内变量的解析与其执行顺序无关，更不用说是否会执行了。(3)薛定谔的猫以上内容为前提，友情提示，如有理解有歧义，请先阅读对应文章。以下是基于这些内容的分析。我不能保证每一个细节都准确无误，但是这个分析力求简单，全面，逻辑自洽，顺便幽默一下……在Example0中，虽然局部范围内没有'y'，exec()函数是动态创建的，所以动态写入locals()字典中，所以可以找到而不报错。例1中exec()不影响局部作用域，即此时y还没有在局部作用域中声明赋值，下面这句是y在局部作用域中第一次声明赋值！y=locals()['y']，等号左边是在做声明，只要等号右边的结果为真，整个声明和赋值过程就为真。右边需要在locals()字典中查找y对应的值。当创建locals()字典时，由于变量y是在本地范围内声明的，我们首先在那里收集y而不必在exec()函数的动态结果中查找它。这个有一个字典的key，然后需要匹配这个key对应的value，也就是y绑定的value。不过刚才说了这是y的第一次赋值，还没有完成，所以y没有有效的绑定值。矛盾产生了，这里有点乱，先说清楚：左边的y是等待赋值完成，所以需要右边的执行结果；而右边的字典需要用到y的值，所以要依赖左边的y来完成赋值。双方的操作都没有完成，但双方都需要依赖对方先完成。这是一个牢不可破的僵局。可以说y的值是乱七八糟的，肯定等于“locals()['y']”，但是结果只能解开这组代码才能得到——只有打开笼子才知道结果，你会不会想起薛定谔的猫呢？locals()字典虽然获取到了y的名字，但是获取不到它的实际值，所以报了KeyError。例3也是一样，在赋值完成之前使用，所以报错。例2中，当y在二次赋值的过程中，本地命名空间中已经存在一个有效的等于2的y，所以locals()找到并使用它进行赋值，所以没有报错。至于Example4，和Example3只是执行顺序不同，为什么不报错呢？更奇怪的是，在Example4中再添加一个print（Example5）应该不会影响结果，但事实是又报错了，为什么呢？例4中boc=locals()这句也存在循环引用的问题，所以执行后字典中没有y，然后exec()这??句动态修改locals()，boc执行后的结果是{'y':2}，所以下一句的boc['y']可以找到结果而不报错。Example4和Example3中的"y=boc['y']"，虽然是第一次在局部作用域声明和赋值y，但是Example4中的boc已经被exec()修改过，所以可以得到Real值，不再有循环引用问题。再看例子5，第一个locals()还是有循环引用现象，然后exec()把变量y写入字典，但是第二个locals()触发了新的创建字典的过程，会把exec()被执行结果覆盖，于是进入第二轮循环引用，导致错误。示例5与示例4的不同之处在于，它是从本地作用域重新生成的字典，与示例3的效果相同。另外，请特别注意打印结果：{'boc':{…}}。这个结果说明第二个locals()是一个字典，它唯一的key是'boc'，'boc'映射到第一个locals()字典，也就是{…}。这种写法意味着里面有一个循环引用，从视觉上印证了前面所有的分析。词典内部出现循环引用，极为罕见！虽然前面已经分析过了，但是当你看到这里的时候，不知道你是不是觉得不可思议呢？之所以能记录第一次循环引用是因为我们没有尝试获取'y'的值，而第二次循环引用却因为值错误记录不下来。这个例子告诉大家：薛定谔的猫混进了Python字典，答案是打开笼子猫会死。字典的循环引用现象在几种情况下起着极其重要的作用，但往往被忽视。之所以不容易被注意到，是因为前面强调了一点：当你看到a=1的时候，你无法判断a是第一次声明还是已经声明过。这篇文章的KeyError其实是“局部变量'y'在赋值前被引用”，y已经定义但是没有赋值，导致引用报错。分配还是不分配，这是个问题。也是一只猫。最后，虽然这只猫在黑夜里搞得一团糟，但我们还是要感谢它：感谢它连接其他知识被我们“一锅端”，感谢它抓出一些生动活泼的东西为这篇抽象烧脑的文章活泼有趣……（还有，感谢它带来的标题灵感，不知有多少人为了标题而阅读？）以上就是本次分享的全部内容，如果想了解更多python知识，请前往公众号：Python编程学习圈，发“J”免费领取，每日干货分享
