Python如何遍历、匹配并调用函数内部的嵌套子函数

问题说明 #

此前通过inspect.getmembers遍历模块成员的实现逻辑存在局限：

functions = [name for name, obj in inspect.getmembers(sys.modules[__name__], inspect.isfunction)]

该逻辑仅能返回指定模块下的顶层函数，无法识别函数内部定义的嵌套子函数，例如下方示例中f内部的y、z就无法被上述代码捕获：

def f(x):
    def y(x):
        x += 3
        return x
    def z(x):
        return x**2 - 1
    x += y(x)
    x += z(x)
    return x

注：原示例中return x += 3存在语法错误，已做修正。

嵌套子函数不会作为外层函数的公开属性存储，也不存在可以直接返回子函数列表的魔术方法，需要通过Python函数的代码对象属性提取。

实现原理 #

Python编译阶段会把函数内部定义的所有子函数编译为CodeType类型的代码对象，统一存放在外层函数__code__属性的co_consts常量元组中。遍历该元组筛选出代码类型的条目，再封装为可调用的函数对象，即可拿到所有直接嵌套的子函数。

完整实现代码 #

import inspect
import types

def get_nested_funcs(outer_func):
    """获取指定外层函数下所有直接嵌套的第一层子函数"""
    nested_list = []
    for const_item in outer_func.__code__.co_consts:
        if isinstance(const_item, types.CodeType):
            # 绑定外层函数的全局命名空间，生成可调用的函数对象
            sub_func = types.FunctionType(const_item, outer_func.__globals__)
            nested_list.append(sub_func)
    return nested_list

按名称匹配调用子函数的逻辑和预期伪代码一致：

# 示例：查找f下名为y的子函数并传参调用
target_func_name = "y"
call_params = (2,)

for subfunc in get_nested_funcs(f):
    if subfunc.__name__ == target_func_name:
        result = subfunc(*call_params)
        print(result) # 输出5，对应y(2)的计算结果
        break

注意事项 #

• 上述方法仅能获取直接嵌套在当前函数下的第一层子函数，如果需要获取多层嵌套的子函数，递归遍历每个子函数的__code__.co_consts即可
• 提取出的子函数默认不携带外层函数运行时的闭包上下文，如果子函数引用了外层函数的局部变量，直接调用会抛出变量未定义错误，这类场景需要额外手动绑定闭包变量
• 该实现兼容所有Python 3.x版本，不需要依赖第三方库

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Emerson