在Python中禁用全局变量查找

Question

简而言之，问题是：有没有办法阻止Python查找当前范围之外的变量？

详情：

Python在外部作用域中查找变量定义，如果它们未在当前作用域中定义。因此，如果在重构过程中不小心，这样的代码很容易被破坏：

def line(x, a, b):
    return a + x * b

a, b = 1, 1
y1 = line(1, a, b)
y2 = line(1, 2, 3)

如果我重命名了函数参数，但忘记在函数体中重命名它们，代码仍将运行：

def line(x, a0, b0):
    return a + x * b  # not an error

a, b = 1, 1
y1 = line(1, a, b)  # correct result by coincidence
y2 = line(1, 2, 3)  # wrong result

我知道it is bad practice to shadow names from外部范围。但有时我们还是会这么做

有没有办法防止Python查找当前范围之外的变量？（因此，在第二个示例中，访问a或b会引发错误。）

Answer 1

在@skyking的回答下，我无法访问任何导入（我甚至不能使用print）。此外，具有可选参数的函数也被破坏（比较How can an optional parameter become required?）

@Ax3l的评论稍微改善了这一点。我仍然无法访问导入的变量（from module import var）

因此，我建议：

def noglobal(f):
    return types.FunctionType(f.__code__, globals().copy(), f.__name__, f.__defaults__, f.__closure__)

对于每个用@noglobal修饰的函数，它将创建迄今定义的globals()的副本。这样就可以访问导入的变量（通常在文档顶部导入）。如果您像我一样，先定义函数，然后定义变量，这将达到预期效果，即能够访问函数中导入的变量，而不是代码中定义的变量。因为copy()创建了一个浅拷贝（Understanding dict.copy() - shallow or deep?），所以这也应该是非常高效的内存

注意，通过这种方式，函数只能调用在其自身之上定义的函数，因此您可能需要对代码重新排序

为了记录在案，我从his Gist复制了@Ax3l的版本：

def imports():
    for name, val in globals().items():
        # module imports
        if isinstance(val, types.ModuleType):
            yield name, val
        # functions / callables
        if hasattr(val, '__call__'):
            yield name, val

noglobal = lambda fn: types.FunctionType(fn.__code__, dict(imports()))

Answer 2

不，您不能告诉Python不要在全局范围内查找名称

如果可以，您将无法使用模块中定义的任何其他类或函数，无法从其他模块导入对象，也无法使用内置名称。函数名称空间变成了一片沙漠，几乎没有它所需要的一切，唯一的出路是将所有内容导入本地名称空间用于模块中的每个函数

与其尝试中断全局查找，不如保持全局命名空间干净。不要添加不需要与模块中的其他作用域共享的全局变量。例如，使用main()函数来封装真正的局部变量

另外，添加单元测试。在没有（甚至只有少数）测试的情况下进行重构总是容易产生bug

Answer 3

是的，也许不是一般的。但是，您可以使用函数来实现

您要做的是使函数的全局值为空。您不能替换globals，也不想修改它的内容（因为 这只是为了摆脱全局变量和函数）

但是：您可以在运行时创建函数对象。构造函数看起来像types.FunctionType((code, globals[, name[, argdefs[, closure]]])。您可以在此处替换全局命名空间：

def line(x, a0, b0):
   return a + x * b  # will be an error

a, b = 1, 1
y1 = line(1, a, b)  # correct result by coincidence

line = types.FunctionType(line.__code__, {})
y1 = line(1, a, b)  # fails since global name is not defined

当然，您可以通过定义自己的装饰器来解决这个问题：

import types
noglobal = lambda f: types.FunctionType(f.__code__, {}, argdefs=f.__defaults__)

@noglobal
def f():
    return x

x = 5
f() # will fail

严格地说，您并不禁止它访问全局变量，您只是让函数相信全局名称空间中没有变量。实际上，您也可以使用它来模拟静态变量，因为如果它将一个变量声明为全局变量并分配给它，那么它将在它自己的全局命名空间沙盒中结束

如果希望能够访问全局名称空间的一部分，则需要使用希望看到的内容填充函数全局沙盒