为何Python的exec()执行含列表推导式的字符串代码时会报NameError？

这个问题是三个机制共同作用的结果：

• Python3中所有列表/集合/字典推导式、生成器表达式，都会在底层创建一个独立的隐式函数作用域，和外层代码隔离开。普通for循环不会新建作用域，循环内代码和外层代码共用同一个变量表，而推导式找变量要严格遵循LEGB作用域查找规则：先查自己的本地变量，再查外层闭包绑定的变量，再查全局变量，最后查内置变量。
• 闭包的外层变量绑定是代码编译阶段就静态确定的，不会识别运行时动态插入的变量。
• 你在unittest的测试函数/测试方法里调用exec(cell.source)时，没有显式指定命名空间，此时exec()会默认把执行过程中定义的变量（比如你这里的pattern）动态写入当前测试函数的locals()字典。但这些动态插入的变量不在编译期确定的闭包绑定列表里，推导式生成的隐式函数根本找不到它，就会抛出NameError。

你换成普通for循环能正常运行，本质是因为for循环不新建作用域，循环代码直接在exec的执行上下文里读本地变量表，能拿到动态写入的pattern。而Jupyter Notebook的单元格是在模块全局作用域执行的，模块级的locals()和globals()是同一个字典，exec动态写入的变量直接进全局命名空间，推导式查全局作用域时能找到pattern，所以不会报错。

调用exec时显式传入一个独立的命名空间字典作为全局命名空间，让所有执行代码的变量都落在这个全局字典里，推导式就能正常查到变量了：

# 预先把测试需要的前置变量放进命名空间
exec_namespace = {"y": y}
exec(cell.source, exec_namespace)

# 后续校验直接从命名空间取变量即可
assert "pattern" in exec_namespace
assert "z" in exec_namespace

这种写法不管学生用列表推导式还是普通for循环，都能正常执行，不会出现作用域找不到变量的问题。

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