Python White Magic：重新绑定全局变量

2019-12-12 11:19:09

https://speakerdeck.com/u/antocuni/p/python-white-magic

本文的参考资料

扩展pdb模块时遇到的问题

在Python的pdb模块中有如下代码：

class Pdb(bdb.Bdb, cmd.Cmd):

...

def runcall(*args, **kwds):

return Pdb().runcall(*args, **kwds)

def set_trace():

Pdb().set_trace(sys._getframe().f_back)

为了方便使用Pdb类，pdb模块提供了诸如runcall()、set_trace()等便捷函数。在这些函数内部创建Pdb对象，并调用其对应的方法。现在我们需要继承Pdb类，为其提供更多的功能，于是在”pdbpp.py”模块中：

import pdb

class Pdb(pdb.Pdb):

...

通过继承pdb.Pdb，我们可以复用pdb模块中Pdb类所提供的代码，然而我们没有很好的办法复用pdb模块中的set_trace()等便捷函数。因为这些函数中的Pdb参照的是pdb模块中的Pdb类。为了复用这些函数，我们需要重新绑定其全局变量。假设rebind_globals()能重新绑定函数的全局变量，按么我们可以在”pdbpp.py”中如此复用便捷函数：

set_trace = rebind_globals(pdb.set_trace)

rebind_globals()将pdb.set_trace函数中所参照的全局变量改为当前模块中的全局变量。

rebind_globals()的实现

下面我们先看看rebind_globals()的完整代码。

import *

def rebind_globals(func, newglobals=None):

if newglobals is None:

newglobals = globals() ❶

newfunc = *.FunctionType(func.func_code, ❷

newglobals,

func.func_name,

func.func_defaults)

return newfunc

rebind_globals()有一个可选参数newglobals，❶当它为None时将使用globals()所获得的全局变量字典作为函数func的新的全局变量。此外也可以直接传入一个字典给newglobals。

❷使用func的一些属性和新的全局变量字典创建一个新的函数对象，并返回它。下面我们用一个简单的例子演示rebind_globals()的功能。

>>> a = 10

>>> def f():

... print a

>>> f2 = rebind_globals(f, {"a":"changed"})

>>> f()

>>> f2()

changed

要完全理解这段代码的工作原理需要理解function对象。

function和code对象

在Python中函数也是对象，它有几个比较重要的属性：

func_globals: 函数所参照的全局变量字典，通常就是定义函数时通过globals()获得的字典。

func_code: 表示函数字节码的代码对象。

func_name: 定义函数时的函数名。

func_defaults: 保持函数缺省值的元组。

下面我们看一个例子：

>>> def f(x=1, y=2):

... return x+y

...

>>> f.func_defaults

(1, 2)

>>> f.func_name

'f'

>>> f.func_code

", line 1>

>>> f.func_globals is globals()

True

下图显示了函数对象、代码对象以及全局变量字典之间的关系：

图中，函数对象参照一个全局变量字典以及一个代码对象，代码对象中的字节码通过变量名在全局字典中查找其对应的值。显然只需要修改函数对象的func_globals属性，就能让函数在完全不同的全局变量环境之下运行。但是很遗憾，func_globals是只读属性，我们无法修改它。于是我们需要使用*模块中提供的FunctionType动态创建函数。

*模块

*模块中定义了Python所有的内置类型，例如FunctionType为函数类型：

>>> from * import FunctionType

>>> isinstance(f, FunctionType)

True

>>> FunctionType

>>> type(f)

通过FunctionType可以动态创建函数，查看其帮助：

>>> help(FunctionType)

Help on class function in module __builtin__:

class function(object)

| function(code, globals[, name[, argdefs[, closure]]])