Python:猴子修补函数的源代码

Question

函数源码可以加前缀和后缀吗？

我知道装饰器但不想使用它们(下面的最小示例没有说明原因，但我有我的理由)。

def f():
    print('world')
g = patched(f,prefix='print("Hello, ");',suffix='print("!");')
g() # Hello, world!

这是我目前所拥有的:

import inspect
import ast
import copy
def patched(f,prefix,suffix):
    source = inspect.getsource(f)
    tree = ast.parse(source)
    new_body = [
        ast.parse(prefix).body[0],
        *tree.body[0].body,
        ast.parse(suffix).body[0]
    ]
    tree.body[0].body = new_body
    g = copy.deepcopy(f)
    g.__code__ = compile(tree,g.__code__.co_filename,'exec')
    return g

不幸的是，如果我使用它然后像上面那样调用 g() 没有任何反应； world 和 Hello, world! 都没有打印出来。

Answer 1

以下是可以完成的粗略版本:

import inspect
import ast
import copy
def patched(f,prefix,suffix):
    source = inspect.getsource(f)
    tree = ast.parse(source)
    new_body = [
        ast.parse(prefix).body[0],
        *tree.body[0].body,
        ast.parse(suffix).body[0]
    ]
    tree.body[0].body = new_body
    code = compile(tree,filename=f.__code__.co_filename,mode='exec')
    namespace = {}
    exec(code,namespace)
    g = namespace[f.__name__]
    return g

def temp():
    pass
def f():
    print('world',end='')
g = patched(f,prefix='print("Hello, ",end="")',suffix='print("!",end="")')
g() # Hello, world!

调用compile 编译整个模块(用树 表示)。然后这个模块在一个空的命名空间中执行，最终从中提取所需的功能。 (警告:如果 f 使用它们，命名空间将需要填充一些来自 f 的全局变量。)

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经过一些更多的工作，这里是一个真实的例子，说明可以用它来做什么。它使用了上述原理的一些扩展版本:

import numpy as np
from playground import graphexecute
@graphexecute(verbose=True)
def my_algorithm(x,y,z):
    def SumFirstArguments(x,y)->sumxy:
        sumxy = x+y
    def SinOfThird(z)->sinz:
        sinz = np.sin(z)
    def FinalProduct(sumxy,sinz)->prod:
        prod = sumxy*sinz
    def Return(prod):
        return prod
print(my_algorithm(x=1,y=2,z=3)) 
#OUTPUT:
#>>Executing part SumFirstArguments
#>>Executing part SinOfThird
#>>Executing part FinalProduct
#>>Executing part Return
#>>0.4233600241796016

关键是，如果我重新调整 my_algorithm 的部分，我会得到完全相同的输出，例如:

@graphexecute(verbose=True)
def my_algorithm2(x,y,z):
    def FinalProduct(sumxy,sinz)->prod:
        prod = sumxy*sinz
    def SumFirstArguments(x,y)->sumxy:
        sumxy = x+y
    def SinOfThird(z)->sinz:
        sinz = np.sin(z)
    def Return(prod):
        return prod
print(my_algorithm2(x=1,y=2,z=3)) 
#OUTPUT:
#>>Executing part SumFirstArguments
#>>Executing part SinOfThird
#>>Executing part FinalProduct
#>>Executing part Return
#>>0.4233600241796016

这通过 (1) 获取 my_algorithm 的源并将其转换为 ast (2) 修补 my_algorithm 中定义的每个函数(例如 SumFirstArguments)以返回局部变量来实现(3) 根据输入和输出(由类型提示定义)决定 my_algorithm 各部分的执行顺序。此外，我还没有实现的一种可能性是并行执行独立的部分(例如 SumFirstArguments 和 SinOfThird)。如果你想要 graphexecute 的源代码，请告诉我，我没有把它包含在这里，因为它包含很多与这个问题无关的东西。