Python函数在异常期间的局部变量作用域

Question

背景：我正在用Python进行国家仪器公司的TestStand的COM编程。如果对象没有被“释放”好，TestStand会弹出一个“对象没有被正确释放”的调试对话框。在Python中释放TestStand的COM对象的方法是确保所有变量不再包含这个对象，比如用del()删除它们，或者把它们设置为None。或者，只要这些变量是函数内部的局部变量，当函数结束时，变量超出作用域，对象就会被释放。

我在我的程序中遵循了这个规则，只要没有异常，我的程序就能正确释放对象。但如果出现异常，我就会收到TestStand的“对象没有被释放”的消息。这似乎表明，当发生异常时，函数的局部变量没有正常超出作用域。

这里有一个简化的代码示例：

class TestObject(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        print("Init " + self.name)
    def __del__(self):
        print("Del " + self.name)

def test_func(parameter):
    local_variable = parameter
    try:
        pass
#        raise Exception("Test exception")
    finally:
        pass
#        local_variable = None
#        parameter = None

outer_object = TestObject('outer_object')
try:
    inner_object = TestObject('inner_object')
    try:
        test_func(inner_object)
    finally:
        inner_object = None
finally:
    outer_object = None

当这个代码按预期运行时，结果是我所期待的：

Init outer_object
Init inner_object
Del inner_object
Del outer_object

但是如果我取消注释raise Exception...这一行，我得到的结果是：

Init outer_object
Init inner_object
Del outer_object
Traceback (most recent call last):
...
Exception: Test exception
Del inner_object

由于异常，inner_object的删除被延迟了。

如果我取消注释将parameter和local_variable都设置为None的那几行，那么我就得到了我所期待的结果：

Init outer_object
Init inner_object
Del inner_object
Del outer_object
Traceback (most recent call last):
...
Exception: Test exception

所以，当Python中发生异常时，局部变量到底发生了什么？它们是不是被保存在某个地方，以至于没有像正常情况那样超出作用域？控制这种行为的“正确方法”是什么？

Answer 1

一个函数的作用范围是整个函数内部。你可以在finally块中处理这个问题。

Answer 2

根据这个回答，在处理异常时，可以通过检查异常追踪中的局部变量，方法是使用tb_frame.f_locals。所以看起来在处理异常的过程中，这些对象是会一直“活着”的。

Answer 3

你的异常处理可能因为保持对帧的引用而导致引用循环。正如文档中所说：

注意 保持对帧对象的引用，比如在这些函数返回的帧记录的第一个元素中，可能会导致你的程序产生引用循环。一旦形成了引用循环，从形成循环的对象可以访问的所有对象的生命周期可能会变得很长，即使Python的可选循环检测器是开启的。如果必须创建这样的循环，确保它们被明确打破是很重要的，以避免对象的延迟销毁和增加的内存消耗。虽然循环检测器会捕捉到这些，但通过在finally语句中移除循环，可以让帧（和局部变量）的销毁变得可预测。如果在编译Python时禁用了循环检测器，或者使用了gc.disable()，这点也很重要。例如：

def handle_stackframe_without_leak():
    frame = inspect.currentframe()
    try:
        # do something with the frame
    finally:
        del frame