使用 timeit + exec 的奇怪行为

Question

我在尝试对 python 脚本计时时遇到了一些奇怪的行为。最小示例：

foobar.py:

foo = 'Hello'
print(''.join(c for c in foo if c not in 'World'))
print(''.join(c for c in 'World' if c not in foo))

timer.py：

import timeit
timeit.repeat(stmt="exec(open('foobar.py').read())", repeat=1, number=1)

当我运行 foobar.py 时，我得到了预期的输出：

> python3 foobar.py 
He
Wrd

但是，当我运行 timer.py 时，我收到以下错误：

> python3 timer.py
He
Traceback (most recent call last):
  File "timer.py", line 2, in <module>
    timeit.repeat(stmt="exec(open('foobar.py').read())", repeat=1, number=1)
  File "/usr/lib/python3.7/timeit.py", line 237, in repeat
    return Timer(stmt, setup, timer, globals).repeat(repeat, number)
  File "/usr/lib/python3.7/timeit.py", line 204, in repeat
    t = self.timeit(number)
  File "/usr/lib/python3.7/timeit.py", line 176, in timeit
    timing = self.inner(it, self.timer)
  File "<timeit-src>", line 6, in inner
  File "<string>", line 3, in <module>
  File "<string>", line 3, in <genexpr>
NameError: name 'foo' is not defined

也许最奇怪的是 foobar.py 中的第一个打印语句可以正常工作，而第二个则不能。使用没有 timeit 包装器的 exec 执行 foobar.py 也可以正常工作。

有人对这种奇怪的行为有解释吗？

Answer 1

这实际上不仅限于timeit 与exec 的组合，而是单独exec 的问题：语句正在本地命名空间中执行，str.join 内部的生成器使用另一个（新）本地命名空间，之前设置的foo 是未知的。

exec() 和 eval() 的类定义块和参数在名称解析的上下文中是特殊的。类定义是可以使用和定义名称的可执行语句。这些引用遵循名称解析的正常规则，但在全局命名空间中查找未绑定的局部变量除外。类定义的命名空间成为类的属性字典。类块中定义的名称范围仅限于类块；它没有扩展到方法的代码块——这包括理解和生成器表达式，因为它们是使用函数范围实现的。这意味着以下将失败：

class A:
    a = 42
    b = list(a + i for i in range(10))

来源：https://docs.python.org/3/reference/executionmodel.html#resolution-of-names

例如，另见list comprehension in exec with empty locals: NameError。

作为修复，您可以使用exec 的第二个参数设置全局字典，因此所有语句都使用相同的字典：

timeit.repeat(stmt="exec(open('foobar.py').read(), locals())", repeat=1, number=1)

或者你可以完全放弃exec并使用import：

timeit.repeat(stmt="import foobar", repeat=1, number=1)

顺便说一句，直接执行exec(open('foobar.py').read() 也仅在您处于全局（模块）范围内时才有效。如果您只是将它放在一个函数中，它将停止工作并显示与timeit 调用相同的错误。