Python 如何在遇到聲明之前知道有一個局部變量？

Question

def f(): 
    print("Before", locals())   # line 2
    print(x);                   # line 3
    x = 2                       # line 4
    print("After", locals())    # line 5

x = 1
f()

我知道 Python 中的 LEGB 范圍規則。

對於上面的代碼，當我注釋掉第 4 行時，一切都按預期正常執行：對於第 3 行，python 沒有在本地范圍內找到變量x ，因此在找到它的全局范圍內搜索它並打印 1。

但是，當我在沒有注釋的情況下執行整個代碼時，它會引發UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment 。

我知道我可以使用非本地和全局，但我的問題是：

1. python如何在遇到局部變量聲明之前知道有一個局部變量聲明？
2. 即使它確實知道在本地范圍內有一個名為 x 的變量（盡管尚未初始化），為什么它不在 locals() 中顯示它？

我嘗試在類似的問題建議中找到答案，但失敗了。 如果我的任何理解有誤，請更正。

Answer 1

在某種程度上，答案是特定於實現的，因為 Python 只指定了預期的行為，而不是如何實現它。

也就是說，讓我們看看通常的實現 CPython 為f生成的字節碼：

>>> import dis
>>> dis.dis(f)
  2           0 LOAD_GLOBAL              0 (print)
              2 LOAD_CONST               1 ('Before')
              4 LOAD_GLOBAL              1 (locals)
              6 CALL_FUNCTION            0
              8 CALL_FUNCTION            2
             10 POP_TOP

  3          12 LOAD_GLOBAL              0 (print)
             14 LOAD_FAST                0 (x)
             16 CALL_FUNCTION            1
             18 POP_TOP

  4          20 LOAD_CONST               2 (2)
             22 STORE_FAST               0 (x)

  5          24 LOAD_GLOBAL              0 (print)
             26 LOAD_CONST               3 ('After')
             28 LOAD_GLOBAL              1 (locals)
             30 CALL_FUNCTION            0
             32 CALL_FUNCTION            2
             34 POP_TOP
             36 LOAD_CONST               0 (None)
             38 RETURN_VALUE

有幾種不同的LOAD_*操作碼用於檢索各種值。 LOAD_GLOBAL用於全局范圍內的名稱； LOAD_CONST用於未分配給任何名稱的本地值。 LOAD_FAST用於局部變量。 局部變量甚至不按名稱存在，而是按數組中的索引存在。 這就是它們“快”的原因； 它們以數組而不是哈希表的形式提供。 （ LOAD_GLOBAL也使用整數參數，但這只是名稱數組的索引；名稱本身仍然需要在提供全局范圍的任何映射中查找。）

您甚至可以看到與f關聯的常量和局部值：

>>> f.__code__.co_consts
(None, 'Before', 2, 'After')
>>> f.__code__.co_varnames
('x',)

LOAD_CONST 1將Before放入堆棧，因為f.__code__.co_consts[1] == 'Before' ，而LOAD_FAST 0將x的值放入堆棧，因為f.__code__.co_varnames[0] == 'x' 。

這里的關鍵是字節碼是在f執行之前生成的。 Python 不只是在第一次看到它時執行每一行。 執行def語句包括：

1. 閱讀源代碼
2. 解析為抽象語法樹 (AST)
3. 使用整個AST 生成存儲在函數對象的__code__屬性中的字節碼。

代碼生成的一部分注意到名稱x ，由於在函數體中某處的賦值（即使該函數在邏輯上不可訪問），是一個本地名稱，因此必須使用LOAD_FAST訪問。

在調用locals時（實際上是在第一次使用LOAD_FAST 0之前），尚未對x進行分配（即STORE_FAST 0 ），因此插槽 0中沒有要查找的本地值。

Answer 2

因為你在f()函數調用之前定義了它，

讓我們試試這個：

def f(y):
    print("Before", locals())   # line 2
    print(y);                   # line 3
    y = 2                       # line 4
    print("After", locals())    # line 5

f(x)
x = 1