python - globals() vs locals() 可变性

Question

在 Python 中，globals()返回全局符号表的表示，同时locals()返回局部状态的表示。虽然两者都返回字典，但更改globals()会在全局符号表中生效，而更改locals()不会生效。

为什么会这样？

Answer 1

函数局部变量在编译时经过高度优化和确定，CPython 建立在无法在运行时动态更改已知局部变量的基础上。

您可以在解码函数字节码时看到这一点：

>>> import dis
>>> def foo():
...     a = 'bar'
...     return a + 'baz'
... 
>>> dis.dis(foo)
  2           0 LOAD_CONST               1 ('bar')
              3 STORE_FAST               0 (a)

  3           6 LOAD_FAST                0 (a)
              9 LOAD_CONST               2 ('baz')
             12 BINARY_ADD          
             13 RETURN_VALUE        

LOAD_FAST和STORE_FAST操作码使用索引来加载和存储变量，因为在帧上，局部变量被实现为数组。访问数组比使用哈希表（字典）更快，例如用于全局命名空间。

该locals()函数在函数中使用时，会将该数组的反射作为字典返回。更改locals()字典不会将其反映回数组中。

在 Python 2 中，如果您exec在代码中使用该语句，则优化（部分）被破坏；在这种情况下， Python 使用较慢的LOAD_NAME操作码：

>>> def bar(code):
...     exec code
...     return a + 'baz'
... 
>>> dis.dis(bar)
  2           0 LOAD_FAST                0 (code)
              3 LOAD_CONST               0 (None)
              6 DUP_TOP             
              7 EXEC_STMT           

  3           8 LOAD_NAME                0 (a)
             11 LOAD_CONST               1 ('baz')
             14 BINARY_ADD          
             15 RETURN_VALUE        

另请参阅此针对 Python 3 的错误报告，其中exec()（Py3 中的一个函数）不再允许您设置本地名称：

动态修改函数的局部变量是不可能的，没有几个后果：通常，函数局部变量不存储在字典中，而是存储在数组中，其索引是在编译时从已知的语言环境中确定的。这至少与 exec 添加的新本地人发生冲突。 旧的 exec 语句规避了这一点，因为编译器知道，如果函数中出现没有全局/局部参数的 exec，则该命名空间将是“未优化的”，即不使用 locals 数组。 由于 exec() 现在是一个普通函数，编译器不知道“exec”可能绑定到什么，因此不能特殊处理。