Python 2.7+版本exec()函数异常：局部变量可查却无法直接访问

这是个典型的Python 2到3过渡时的作用域行为差异问题，核心在于Python 3对函数局部作用域的编译优化逻辑，和Python 2完全不一样。

为什么会出现这种矛盾的现象？ #

1. Python 3对局部变量的静态“提前锁定” #

在Python 3里，当你定义一个函数时，解释器会提前扫描整个函数体的代码，把所有能明确识别的赋值变量（比如写死的x = 5）标记为“局部变量”，并在函数的字节码里预分配好它们的存储位置。而exec()是动态执行字符串代码，它创建的变量不在这个预扫描的列表里——简单说，解释器根本没把这些动态创建的变量当成“合法”的局部变量，所以你直接写print(foo)的时候，它会认为你在引用一个没定义的局部变量，直接抛NameError。

2. locals()是“快照”而非真实作用域 #

函数里调用locals()时，返回的是一个当前局部作用域的临时快照字典，它会把动态添加的变量也包含进来，但这个字典和函数实际的局部变量栈帧是分开的。你可以从字典里读到这些变量，但解释器不会把字典里的内容当成真正的局部变量来处理，所以直接访问就会失败。

3. Python 2和3的本质差异 #

在Python 2中，函数内的locals()返回的是真实的局部作用域字典——修改这个字典（包括通过exec()加变量）会直接同步到局部作用域里，所以直接访问变量没问题。但Python 3为了提升函数执行性能，放弃了这种动态的作用域处理，改用静态分析的方式，代价就是牺牲了这种动态添加局部变量的灵活性。

4. 全局作用域为什么不受影响？ #

在全局作用域里，locals()和globals()是同一个字典，exec()动态添加的变量会直接写入这个全局字典，解释器访问全局变量时是直接查这个字典的，所以不会有问题。

怎么解决这个问题？ #

如果需要在函数内通过exec()创建可直接访问的变量，有几种可行的方案：

方法1：给exec指定自定义的局部作用域字典 #

你可以自己创建一个字典，传给exec()作为局部作用域，之后从这个字典里读取变量：

def func2():
    varName = 'bar'
    varValue = 42
    localVarToEvaluate = varName + ' = varValue'
    # 先复制当前局部变量到自定义字典（可选，保留已有变量）
    local_vars = locals().copy()
    try:
        # 把自定义字典作为exec的局部作用域
        exec(localVarToEvaluate, globals(), local_vars)
    except Exception as err:
        print(str(err))
    # 从自定义字典里访问动态创建的变量
    if 'bar' in local_vars:
        print("'bar' OK:", local_vars['bar'])
func2()

方法2：直接用全局作用域（谨慎使用） #

如果变量不需要是函数局部的，可以让exec()直接写入全局作用域：

def func2():
    varName = 'bar'
    varValue = 42
    localVarToEvaluate = varName + ' = varValue'
    try:
        # 只传globals()，exec会把变量写到全局
        exec(localVarToEvaluate, globals())
    except Exception as err:
        print(str(err))
    if 'bar' in globals():
        print("'bar' OK:", bar)
func2()

方法3：用自定义容器存储变量（更优雅） #

其实最好的方式是避免直接操作作用域，用字典或类实例来管理这些动态变量：

def func2():
    # 用字典当变量容器
    var_container = {}
    varName = 'bar'
    varValue = 42
    # 直接赋值或者用exec指定容器字典
    var_container[varName] = varValue
    # 或者用exec: exec(f"{varName} = varValue", globals(), var_container)
    print("'bar' OK:", var_container['bar'])
func2()

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