Python函数内调用exec赋值后访问变量触发NameError的原因

首先复现问题的代码如下：

def func():
    exec("my_var = 42")
    print(my_var)
func()

运行这段代码会抛出NameError，核心原因是Python函数的局部变量是编译期静态确定的，和exec动态修改名字空间的逻辑存在本质冲突，和官方文档描述的exec执行规则并不矛盾：

• Python在编译函数定义的阶段，会静态扫描整个函数体的所有语法，把所有在函数内显式出现在赋值语句左侧的变量名标记为局部变量。这些局部变量在运行时不会通过字典动态查找，而是通过栈帧里的fast locals数组按固定偏移量访问，访问效率远高于字典查找。
• 当你不给exec()传入globals、locals参数时，exec确实会默认使用当前作用域的全局、局部名字空间来执行代码，但函数运行时传给exec的局部名字空间是一个临时生成的字典副本，不是和fast locals绑定的底层结构：exec执行my_var=42时，只是把这个键值对写到了临时字典里，根本没有修改fast locals数组。
• 对应代码里的print(my_var)语句，编译器在扫描函数体的时候，根本看不到exec内部的动态赋值逻辑，没有发现任何显式给my_var赋值的语句，不会把它标记为局部变量，也不会生成从局部字典查找变量的逻辑，最终按规则查找时找不到对应变量，就抛出了NameError。

为什么显式传入全局参数可以正常运行 #

可正常执行的参考代码如下：

exec("my_var = 42", globals(), globals())

当你显式把全局名字空间同时作为exec执行的globals和locals参数时，exec内部的赋值逻辑会直接把my_var写入模块级的全局名字字典。
而编译器处理print(my_var)时，因为函数内没有对my_var的显式局部赋值，会把它标记为全局变量，运行时直接从全局名字字典里查找，刚好exec已经提前把变量写入了这个字典，所以可以正常访问。

补充：这个问题只会出现在函数内部。如果你在模块顶层直接写无参数的exec赋值，之后直接访问变量是完全正常的——因为模块级作用域没有fast locals的静态绑定机制，所有变量都是存在全局字典里动态查找的，不存在编译期确定偏移量的逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Manuel Ruiz