技術背景

在Python中定義一個函數(shù)時，就會把變量空間劃分為全局變量(global)與局部變量(local)，如果是定義在一個類的成員函數(shù)中，那么就還有額外的成員變量(self)空間。那么，如果在實際操作中，想把這幾種不同的變量空間做一個分離的話，有沒有辦法呢？

讀取和修改局部變量

首先來看一下局部變量的讀取，一般有l(wèi)ocals()、vars()和sys._getframe(0).f_code.co_varnames這幾種方法，另外有一種sys._getframe(0).f_locals的方法，其實等價于locals()，相關的實現(xiàn)代碼如下：

x = 0

class Obj:
    def __init__(self,y):
        self.func(y)
        
    def func(y, z=1):
        m = 2
        print (locals())
        print (vars())
        print (__import__('sys')._getframe(0).f_code.co_varnames)

if __name__ == '__main__':
    Obj(2)

該代碼的運行結果如下：

{'self': <__main__.Obj object at 0x7f5cf5e74e50>, 'y': 2, 'z': 1, 'm': 2}
{'self': <__main__.Obj object at 0x7f5cf5e74e50>, 'y': 2, 'z': 1, 'm': 2}
('self', 'y', 'z', 'm')

在vars方法不加具體變量名的時候，就是等價于locals方法，兩者返回的結果都是字典格式。如果是一個類中的成員函數(shù)下執(zhí)行l(wèi)ocals或者vars，會附帶一個__main__.Obj object的變量，相當于所有self的成員變量，其實也是局部變量的一部分。而如果使用co_varnames的方法，那么得到的就是所有局部變量的名稱，我們也可以在例子中額外定義一個self的成員變量：

x = 0

class Obj:
    def __init__(self, y):
        self.p = 5
        self.func(y)

    def func(self, y, z=1):
        m = 2
        print(locals())
        print(vars())
        print(__import__('sys')._getframe(0).f_code.co_varnames)

if __name__ == '__main__':
    Obj(2)
    # {'self': <__main__.Obj object at 0x7fe9aac0ce50>, 'y': 2, 'z': 1, 'm': 2}
    # {'self': <__main__.Obj object at 0x7fe9aac0ce50>, 'y': 2, 'z': 1, 'm': 2}
    # ('self', 'y', 'z', 'm')

可以發(fā)現(xiàn)，所有的成員變量都被放在了self中。并且需要注意的是，全局變量x自始至終都沒有在局部變量中出現(xiàn)。那么既然我們可以通過這種方式分離出局部變量，或者是局部變量的名稱，那我們如何去調整或者修改這些局部變量呢？首先我們需要知道，locals()方法返回的變量是一個copy，也就是說即使修改了locals方法返回的結果，也不能真正的改變局部變量本身的值，這樣描述可能有點抽象，我們直接看下這個案例：

x = 0

class Obj:
    def __init__(self,y):
        self.func(y)

    def func(self, y, z=1):
        m = 2
        vars()['z']=2
        locals()['n']=3
        print (locals())
        print (z)

if __name__ == '__main__':
    Obj(2)

在這個案例中分別通過vars方法和locals方法去修改局部變量的值，最終的輸出結果如下：

{'self': <__main__.Obj object at 0x7f74d9470e50>, 'y': 2, 'z': 1, 'm': 2, 'n': 3}
1

首先要解釋一下為什么這個案例中沒有打印n這個變量，前面提到vars和locals的返回值都是真實變量的一個copy，因此我們不管是修改也好，新增也好，內容不會同步到變量空間中去，也就是說，此時的局部變量n還是處于一個沒有定義的狀態(tài)，只是在locals或者vars的字典中存在，此時打印只會報錯NameError。而z的最終打印輸出是1，這表明z的值確實沒有受到對vars的變量修改的影響。那到底有沒有辦法可以通過字符串去修改局部變量呢（不同步到全局變量）？答案是有的，但是這個方案非常的hacky，請看如下示例：

import ctypes

x = 0

class Obj:
    def __init__(self,y):
        self.func(y)

    def func(self, y, z=1):
        m = 2
        __import__('sys')._getframe(0).f_locals.update({
            'z': 2,'n': 3
        })
        ctypes.pythonapi.PyFrame_LocalsToFast(
            ctypes.py_object(__import__('sys')._getframe(0)), ctypes.c_int(0))
        print (locals())
        print (z)

if __name__ == '__main__':
    Obj(2)

這個案例是使用了Cython的方案直接去修改了數(shù)據(jù)幀的內容，而這里所使用的f_locals其實本質上就是locals。經過一番運行，輸出結果如下：

{'self': <__main__.Obj object at 0x7fea2e2
a1e80>, 'y': 2, 'z': 2, 'm': 2, 'n': 3}
2

此時局部變量z是被成功修改了的，但是在前面提到的，即使我們通過這種方法修改了局部變量的值，但是依然不能通過這個方案去創(chuàng)建一個新的局部變量，此時去執(zhí)行print (n)的話，依然會有報錯提示。

讀取和修改全局變量

相比于修改局部變量，其實查看修改全局變量要顯的更加容易。首先我們用一個示例演示一下如何查看所有的全局變量：

x = 0

class Obj:
    def __init__(self,y):
        self.func(y)

    def func(self, y, z=1):
        m = 2
        print (globals())

if __name__ == '__main__':
    Obj(2)

獲取局部變量的方式有很多，但是獲取全局變量一般就是globals或者等價的f_globals。上述代碼執(zhí)行輸出如下：

{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None,
 '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x7f202632ac40>,
 '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>,
 '__file__': 'xxx.py', '__cached__': None, 'x': 0, 'Obj': <class '__main__.Obj'>}

用這種方法我們發(fā)現(xiàn)了全局變量x，而在同一個函數(shù)內的幾個局部變量，就沒有顯示在globals的key中。而不同于locals變量的是，globals函數(shù)返回的是一個真實的數(shù)據(jù)，是可以直接修改，并且在全局生效的。比如我們在函數(shù)內定義或者修改全局變量：

x = 0

class Obj:
    def __init__(self,y):
        self.func(y)

    def func(self, y, z=1):
        global m
        m = 2
        globals()['x']=3

if __name__ == '__main__':
    Obj(2)
    print(globals()['x'])
    print(globals()['m'])
    # 3
    # 2

在這個例子中我們就可以發(fā)現(xiàn)，不僅僅是修改的x值生效了，新建的m也同步到了全局變量中，這樣就可以比較容易的劃分全局變量和局部變量再進行統(tǒng)一賦值或者修改。

讀取和修改成員變量

在python中每一個定義的object都有一個隱藏屬性__dict__，這是一個字典，其中包含了所有的成員變量名和成員變量值。在前一篇博客中，我們就介紹了通過__dict__去給類中的成員變量進行賦值，非常的方便。我們可以通過一個示例來看看__dict__中所包含的內容：

x = 0

class Obj:
    def __init__(self,y):
        self.m = 2
        self.func(y)

    def func(self, y, z=1):
        print (self.__dict__)

if __name__ == '__main__':
    Obj(2)
    # {'m': 2}

從輸出結果中我們就可以看到，__dict__輸出的內容非常的純凈，就是所有的成員變量名和變量值。而成員變量雖然是一個對象的屬性，但是其操作方式跟全局變量globals是非常接近的，不像locals一樣只讀，具體示例如下：

x = 0

class Obj:
    def __init__(self,y):
        self.m = 2
        self.func(y)

    def func(self, y, z=1):
        self.m = 5
        self.__dict__['n'] = 6
        print (self.__dict__)
        print (self.m, self.n)

if __name__ == '__main__':
    Obj(2)
    # {'m': 5, 'n': 6}
    # 5
    # 6

在這個案例中，我們修改了成員變量的值，也使用__dict__新建了一個成員變量的值，可以看到最終都有同步到變量空間中，這樣就完成了成員變量的修改。

總結概要

Python本身是一門比較靈活便捷的編程語言，但是便捷往往有可能伴隨著一些風險，比如exec和eval等內置函數(shù)的實現(xiàn)，有可能導致sandbox escaping的問題。而有時候我們又需要一些批量化的操作，比如批量化的創(chuàng)建或者修改局部、全局或者是成員變量，這樣就需要我們首先要把所有的變量名存成字符串，在需要的時候再作為變量名去調用。在這篇文章中，我們介紹了一系列非exec和eval的操作（并不是說沒有風險，也引用了ctype和sys定義的數(shù)據(jù)幀），來查看和定義、修改所需的各種變量。

參考鏈接

http://www.dbjr.com.cn/article/242547.htm

到此這篇關于Python3通過字符串訪問和修改局部變量的文章就介紹到這了,更多相關Python3訪問修改局部變量內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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