Python如何提前识别局部变量及locals()相关问题

核心前提：Python对函数作用域内的变量归属判定，是编译函数的静态阶段完成的，不是代码运行到对应行时才临时判定。

问题1：为什么赋值语句执行前，Python就能识别到当前作用域的局部变量？ #

• 编译器在处理函数定义时，会全量扫描函数体内所有的名称引用与赋值操作：只要某个名称在函数体内存在赋值行为（包括普通赋值、循环变量赋值、上下文管理器变量赋值等），且没有被global/nonlocal关键字声明为外层作用域变量，编译器就会直接将该名称标记为当前函数的局部变量，这个标记会被写入函数的代码对象元数据中，和代码运行顺序无关。
• 示例代码中，因为line4存在x=2的赋值，编译器在编译f()时就已经把x判定为函数局部变量。运行到line3的print(x)时，Python不会按LEGB规则向外层全局作用域查找x，只会在当前局部作用域检索，此时x还未完成赋值，就会抛出UnboundLocalError。
• 你可以通过函数的代码对象属性，直接查看编译器标记的所有局部变量名，这个结果不受代码运行位置影响：

  def f():
      print(f.__code__.co_varnames) # 输出('x',)，哪怕还没运行到x的赋值行
      x = 2
  

问题2：既然已经识别到局部变量x，为什么locals()不返回它？ #

• locals()的设计逻辑是返回当前执行位置下，局部作用域内已经完成值绑定（即已经赋值初始化）的变量字典，它反映的是运行时局部命名空间的实时状态，不是编译器静态标记的局部变量名清单。
• 被编译器标记为局部变量的名称，只有在运行到对应赋值语句、完成值绑定之后，才会被加入局部命名空间的活动字典中。在赋值语句执行前，这个名称只是一个静态标记，没有实际绑定值，也不会进入活动命名空间，自然不会出现在locals()的返回结果里。

常见认知偏差纠正 #

LEGB名称查找规则本身没有问题，但要注意：LEGB是运行时查找已确定作用域的名称时的顺序规则，而名称本身属于哪一层作用域，是编译阶段就静态确定的，不会在运行时随着代码执行动态调整。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ashish Chourasia