python - 解析仅给定堆栈帧对象的变量名称

Question

我正在尝试找出是否可以解析堆栈帧中的变量(由 inspect.currentframe() 返回)。

换句话说，我正在寻找一个函数

def resolve_variable(variable_name, frame_object):
    return value_of_that_variable_in_that_stackframe

---

例如，请考虑以下代码:

global_var = 'global'

def foo():
    closure_var = 'closure'

    def bar(param):
        local_var = 'local'

        frame = inspect.currentframe()
        assert resolve_variable('local_var', frame) == local_var
        assert resolve_variable('param', frame) == param
        assert resolve_variable('closure_var', frame) == closure_var
        assert resolve_variable('global_var', frame) == global_var

    bar('parameter')

foo()

通过框架对象的 f_locals 和 f_globals 属性可以简单地查找局部和全局变量:

def resolve_variable(variable_name, frame_object):
    try:
        return frame_object.f_locals[variable_name]
    except KeyError:
        try:
            return frame_object.f_globals[variable_name]
        except KeyError:
            raise NameError(varname) from None

但问题是闭包变量。据我所知，它们不像局部变量和全局变量那样存储在字典中。更糟糕的是，变量只有在函数实际访问它们时才会成为闭包变量(例如通过读取其值 _ = closure_var 或使用 nonlocal closure_var; closure_var = _)。所以实际上有 3 种不同的情况:

global_var = 'global'

def foo():
    unused_cvar = 'unused'  # actually not a closure variable at all
    readonly_cvar = 'closure'
    nonlocal_cvar = 'nonlocal'

    def bar(param):
        nonlocal nonlocal_cvar

        local_var = 'local'
        _ = readonly_cvar
        nonlocal_cvar = 'nonlocal'

        frame = inspect.currentframe()
        assert resolve_variable('local_var', frame) == local_var
        assert resolve_variable('param', frame) == param
        assert resolve_variable('unused_cvar', frame) == 'unused'
        assert resolve_variable('readonly_cvar', frame) == readonly_cvar
        assert resolve_variable('nonlocal_cvar', frame) == nonlocal_cvar
        assert resolve_variable('global_var', frame) == global_var

    bar('parameter')

foo()

如何重写我的 resolve_variable 函数以支持所有这些？有可能吗？

Answer 1

一般不可能。 Python 仅保留闭包实际引用的闭包变量。

>>> import inspect
>>> class Demo(object):
...     def __del__(self):
...         print("Too late, it's gone.")
... 
>>> def f():
...     a = Demo()
...     def g():
...         return inspect.currentframe()
...     return g
... 
>>> frame = f()()
Too late, it's gone.

正如您从这个例子中看到的，没有希望从框架 frame 检查 a。没了。

至于框架实际使用的闭包变量，那些通常出现在f_locals中。我知道一个奇怪的情况，他们不会这样做，如果框架是用于带有闭包变量的类语句:

>>> def f():
...     a = 1
...     class Foo(object):
...         print(a)
...         print(inspect.currentframe().f_locals)
...     return Foo
... 
>>> f()
1
{'__module__': '__main__', '__qualname__': 'f.<locals>.Foo'}
<class '__main__.f.<locals>.Foo'>

在深入了解 CPython 实现(特别是框架对象、LOAD_CLASSDEREF 操作码和 inspect.getclosurevars)之后，我认为访问类框架闭包变量的唯一方法是将与 ctypes、gc.get_referents 或类似的令人讨厌的方式一起使用。

另外，请注意，如果闭包变量值在被访问后发生了变化，则 f_locals 字典可能不是最新的；再次访问 frame.f_locals refreshes the contents ，但当您查看时，它可能又过时了。