globals() vs locals() 可变性

Question

在 Python 中，globals() 返回全局符号表的表示，而locals() 返回本地状态的表示。虽然两者都返回字典，但对globals() 的更改会在全局符号表中生效，而对locals() 的更改则无效。

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。

解码函数字节码时可以看到：

>>> 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 indices 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。

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，如果您在代码中使用 exec 语句，则优化（部分）被破坏；在这种情况下，Python 使用较慢的 LOAD_NAME opcode：

>>> 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        

另见bug report against Python 3，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不是 可能没有几个后果：通常，函数局部变量不是 存储在字典中，而是一个数组，其索引在 从已知的语言环境编译时间。这至少与新的 本地人由 exec 添加。 旧的 exec 语句规避了这一点，因为 编译器知道，如果没有全局/本地参数的 exec 发生 在函数中，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，编译器会 不知道“exec”可能绑定到什么，因此不能处理的是 特别是。