列表推导：在调试模式和正常运行时范围内的不同行为

Question

考虑以下几点：

def f():
    a = 2
    b = [a + i for i in range(3)]
f()

这运行没有问题。据我了解（如果我错了，请纠正我），列表理解表达式引入了一个新的范围，但由于它是在一个函数中创建的（而不是一个类），它可以访问周围的范围，包括变量a。

相反，如果我要进入调试模式，则在上面的第 3 行停止，然后在解释器中手动编写以下内容

>>> b = [a + i for i in range(3)]

我收到一个错误：

Traceback (most recent call last):
  File "<string>", line 293, in runcode
  File "<interactive input>", line 1, in <module>
  File "<interactive input>", line 1, in <listcomp>
NameError: global name 'a' is not defined

这是为什么？当我在调试模式下停在给定行时，我可以访问的范围与运行时的范围不一样吗？

（顺便说一下，我正在使用 PyScripter）

Answer 1

不，你得到的范围并不完全相同。

Python 确定在编译时在什么范围内查找哪些变量。 List comprehensions get their own scope，因此列表推导中使用的名称可以是列表推导的本地名称、闭包（非本地）或全局名称。

在函数范围内，a 是列表推导的闭包；编译器知道a 位于f 的父范围内。但是，如果您在交互式提示中输入相同的表达式，则没有嵌套范围，因为没有同时编译周围的函数。因此，a 被编译器假定为全局变量：

>>> import dis
>>> dis.dis(compile("b = [a + i for i in range(3)]", '<stdin>', 'single').co_consts[0])
  1           0 BUILD_LIST               0
              3 LOAD_FAST                0 (.0)
        >>    6 FOR_ITER                16 (to 25)
              9 STORE_FAST               1 (i)
             12 LOAD_GLOBAL              0 (a)
             15 LOAD_FAST                1 (i)
             18 BINARY_ADD
             19 LIST_APPEND              2
             22 JUMP_ABSOLUTE            6
        >>   25 RETURN_VALUE

LOAD_GLOBAL 字节码在这里用于a（.0 是 range(3) 可迭代的理解）。

但是在函数范围内：

>>> def f():
...     a = 2
...     b = [a + i for i in range(3)]
... 
>>> dis.dis(f.__code__.co_consts[2])
  3           0 BUILD_LIST               0
              3 LOAD_FAST                0 (.0)
        >>    6 FOR_ITER                16 (to 25)
              9 STORE_FAST               1 (i)
             12 LOAD_DEREF               0 (a)
             15 LOAD_FAST                1 (i)
             18 BINARY_ADD
             19 LIST_APPEND              2
             22 JUMP_ABSOLUTE            6
        >>   25 RETURN_VALUE
>>> f.__code__.co_cellvars
('a',)

a 与LOAD_DEREF 一起加载，加载第一个闭包（名为'a' 的单元格变量）。

在交互式提示中测试这样的列表理解时，您必须提供自己的嵌套范围；将表达式包装在一个函数中：

>>> def f(a):
...     return [a + i for i in range(3)]
...
>>> f(a)
[2, 3, 4]

Answer 2

您在某个位置运行代码，而在另一个位置（您的编辑器）运行源代码。当您通过断点停止代码时，它并不是您真正所在的位置，而只是在您的编辑器中执行之前查看当前代码行。因此，如果您在控制台中执行一些代码，它就有自己的范围。证明你可以在解释器中犯一些错误，但它不会触及正在执行的代码，没有一个异常，没有一个代码崩溃。