python - exec 和 eval 如何将 __builtins__ 添加到给定环境中？

Question

我试图了解 eval 和 exec 如何处理给定的环境(全局变量和局部变量)，所以我创建了一个类“logdict”，它的行为类似于字典，但记录了大多数方法(排除了 __new__):

from functools import wraps

class LogDict(dict):
    logs = {}
    def _make_wrapper(name):
        @wraps(getattr(dict, name))
        def wrapper(self, *args, **kwargs):
            LogDict.logs.setdefault(id(self), []).append({
                'name': name,
                'args': tuple(map(repr, args)),
                'kwargs': dict((key, repr(kwargs[key])) for key in kwargs)
                })
            return getattr(super(), name)(*args, **kwargs)
        return wrapper

    for attr in dir(dict):
        if callable(getattr(dict, attr)) and attr not in {'__new__',}:
            locals()[attr] = _make_wrapper(attr)

    def logrepr(self):
        return ''.join(
            "{fun}({rargs}{optsep}{rkwargs})\n".format(
                fun = logitem['name'],
                rargs = ', '.join(logitem['args']),
                optsep = ', ' if len(logitem['kwargs'])>0 else '',
                rkwargs = ', '.join('{} = {}'\
                 .format(key, logitem['kwargs'][key]) for key in logitem['kwargs'])
                )
            for logitem in LogDict.logs[id(self)])

例如，这段代码:

d = LogDict()
d['1'] = 3
d['1'] += .5
print('1' in d)
print('log:')
print(d.logrepr())

产生这个输出:

True
log:
__init__()
__setitem__('1', 3)
__getitem__('1')
__setitem__('1', 3.5)
__contains__('1')
__getattribute__('logrepr')

我试着将它提供给 exec 以了解它是如何被使用的，但我看不到它访问字典超出了意义:

print('\tTesting exec(smth, logdict):')
d = LogDict()
exec('print("this line is inside the exec statement")', d)
print('the log is:')
print(d.logrepr(), end='')
print('the env now contains:')
print(d)

    Testing exec(smth, logdict):
this line is inside the exec statement
the log is:
__init__()
__getitem__('print')
__getattribute__('logrepr')
the env now contains:
[a dictionary containing __builtins__]

所以 exec 函数没有调用我正在记录的任何方法，除了 __getitem__ 以查看其中是否包含“打印”(稍后当我打印日志时调用 __getattribute__)；它是如何设置键“__builtins__”的(或检查它是否尚未定义)？我只是错过了它正在使用的方法，还是它在做一些更底层的事情？

Answer 1

exec 函数使用 Python C API 中的低级字典函数将 __builtins__ 模块插入到全局命名空间字典中。可以看到调用in the CPython source code .

因为调用是对低级字典 API 的调用，所以它不会在您的类中查找您重写的 __setitem__ 方法，它只是直接写入底层字典存储。 exec 函数要求传递给它的全局命名空间是一个 dict (或 dict 的子类，但不是其他映射类型)，所以这总是安全的，至少在不使解释器崩溃方面是这样。但它确实会绕过您的日志记录。

不幸的是，我没有看到任何方法来添加日志记录，以便您可以看到 __builtins__ 被添加到全局命名空间。这可能意味着您尝试直接观察 exec 的行为是注定要失败的。但也许阅读 C 源代码是一个合适的选择，如果您只是想了解它的作用。使用开源编程语言的好处之一是当你有这样的问题时，你可以去看看解释器是如何编程的。它确实需要阅读 C，而不仅仅是 Python，但是 builtin_exec_impl 函数足够简单(实际的代码执行发生在别处，而且肯定要复杂得多)。