为何eval('bar')触发NameError，添加print(bar)后却无报错？

问题复现 #

触发NameError的代码 #

def foo():
    def bar():
        return 'blah'
    def baz():
        eval('bar')
    baz()
foo()

完整报错信息 #

Traceback (most recent call last):
  File "main.py", line 7, in <module>
    foo()
  File "main.py", line 6, in foo
    baz()
  File "main.py", line 5, in baz
    eval('bar')
  File "<string>", line 1, in <module>
NameError: name 'bar' is not defined

无错误的代码 #

def foo():
    def bar():
        return 'blah'
    def baz():
        print(bar); eval('bar')
    baz()
foo()

这段代码会打印类似 <function foo.<locals>.bar at 0x7fd5fdb24af0> 的内容，且不会触发任何报错。

问题解答 #

第一段代码为何无法访问bar？ #

这是Python静态作用域解析机制和eval特性共同作用的结果：

• Python编译函数baz时，会扫描函数内的变量引用。第一段代码里，baz内部没有直接写bar的引用，只有eval的字符串参数里提到了bar——编译阶段无法解析字符串内容，所以Python不会把bar标记为需要从外层foo作用域查找的变量。
• 当eval执行时，默认使用当前baz的局部作用域查找变量，但baz自身没定义bar，也没有关联外层的bar，因此抛出NameError。

提前执行print(bar)为何能解决问题？ #

当baz里加入print(bar)后，Python编译baz时会直接扫描到对bar的显式引用，此时会把bar标记为自由变量，即需要从外层嵌套的foo作用域中查找。

• 后续eval执行时，baz的作用域已经关联了外层的bar变量，自然就能找到它。

本质原因 #

这不是eval的bug，而是Python的静态作用域规则决定的：变量的查找路径在编译阶段就确定了，eval的字符串参数属于动态内容，编译阶段无法识别其中的变量引用，也就不会为其建立外层作用域的查找关联。只有显式的变量引用，才会让Python在编译时标记为自由变量，让后续动态执行（比如eval）能找到对应变量。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者joseville