Python动态函数构建和闭包规则

Question

在http://pythontutor.com/visualize.html 中以交互方式执行以下代码时，每次调用build_match_and_apply_functions 的框架在图形视图中显示为灰色：

这个程序用于获取单词的复数，引用自Python 3中的DIVE章节

代码：

import re

def build_match_and_apply_functions(pattern, search, replace):
    def matches_rule(word):                                   
        return re.search(pattern, word)
    def apply_rule(word):                                     
        return re.sub(search, replace, word)
    return (matches_rule, apply_rule)        

patterns =  \
    (
    ('[sxz]$',           '$',  'es'),
    ('[^aeioudgkprt]h$', '$',  'es'),
    ('(qu|[^aeiou])y$',  'y$', 'ies'),
    ('$',                '$',  's')
  )
rules = [build_match_and_apply_functions(pattern, search, replace)  
         for (pattern, search, replace) in patterns]


def plural(noun):
    for matches_rule, apply_rule in rules: 
        if matches_rule(noun):
            return apply_rule(noun)


plural('vacancy')

问题：

1) 灰框是什么意思？它是一个仍然占用内存的闭包？

2) 我可以进入内存块吗？所以我可以在对象区域中弄清楚，所有matches_rule函数是否相同？如果它们相同，f2/f3/f4/f5 应该在那里提供模式/搜索/替换值。

如果不是，如果所有matches_rules 函数都已更改为不同的函数，则f2 3 4 5 可能会结束并消失。它们没用。

我不知道，这就是动态语言的工作原理和构建方式。

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pythontutor.com ANALYZE DIGRAM 真的让我很惊讶，导师做得很好

如果你没有过期，请复制下面的链接并粘贴我的代码。我打赌你玩得很开心。

http://pythontutor.com/visualize.html

Answer 1

灰色框架是执行框架，其中包含闭包。它们理论上可以从内存中读取。

例如，我设法使用以下代码（CPython v3.5）从帧中读取数据：

首先是一些实用程序：

import gc, inspect, ctypes, random

def all_live_ids():
    """Get all valid object IDs"""
    for obj in gc.get_objects():
        yield id(obj)

def getobj(obj_id):
    """Get the object from object ID"""
    if obj_id in all_live_ids():
        return ctypes.cast(obj_id, ctypes.py_object).value
    else:
        return None

frame_ids = []

def print_frames():
    for fid in frame_ids:
        frame = getobj(fid)
        if frame:
            print('frame', hex(fid), 'is alive and has pattern:',
                   frame.f_locals['pattern'])
        else:
            print('frame', hex(fid), 'is dead')

然后是问题中代码的简化版本：

def build_match_and_apply_functions(pattern, search, replace):
    frame = inspect.currentframe()
    frame_ids.append(id(frame))
    print('executing frame', frame, 'pattern:', pattern)
    def matches_rule(word):                                   
        return re.search(pattern, word)
    return matches_rule

rule1 = build_match_and_apply_functions('[sxz]$', '$', 'es')
rule2 = build_match_and_apply_functions('[^aeioudgkprt]h$', '$', 'es')

print('\nbefore gc.collect():')
print_frames()

gc.collect()

print('\nafter gc.collect():')
print_frames()

在我的例子中，它打印：

executing frame <frame object at 0x0071EDB0> pattern: [sxz]$
executing frame <frame object at 0x00C0E4B0> pattern: [^aeioudgkprt]h$

before gc.collect():
frame 0x71edb0 is alive and has pattern: [sxz]$
frame 0xc0e4b0 is alive and has pattern: [^aeioudgkprt]h$

after gc.collect():
frame 0x71edb0 is dead
frame 0xc0e4b0 is dead

我做了什么？

我记得frame_ids 中所有帧的 ID。在 CPython 中，id 返回对象的内存地址。

然后我使用this solution 将 ID 转换回对象。

我必须这样做才能在不存储对框架的引用的情况下获取框架（通常 weakref 会这样做，但不会使用 frame 对象`）

有一个问题

请注意，在gc.collect 之后框架消失了。一旦函数完成就不需要这些帧，但是有一些循环引用阻止了它们的立即删除。 gc.collect 足够聪明，可以检测到这些并删除不需要的帧。使用不同的代码，即使不调用 gc.collect 也可能发生这种情况，我相信它也应该发生在 http://pythontutor.com/ 中，但它们的内部与垃圾收集器存在某种冲突。