Python如何检测字典迭代时的大小变更？该特性能否被编程覆盖？

问题复现 #

运行如下代码时会抛出异常：

my_dict = {1: 1}
for key in my_dict:
    my_dict.pop(key)

报错信息为：

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
RuntimeError: dictionary changed size during iteration

检测原理 #

CPython的字典对象内部维护了一个名为ma_version_tag的版本戳变量，每次对字典执行新增、删除、修改键值对这类会改动字典结构的操作时，这个版本戳就会自动加1。
当你启动对字典的遍历时，迭代器会在初始化瞬间记录当前字典的版本戳，之后每一次迭代取下一个元素前，都会校验当前字典的版本戳和初始记录的是否一致：一旦发现版本戳变化，就会直接抛出RuntimeError，避免因为字典结构变化导致迭代出现漏元素、重复遍历、访问无效内存等不可预期的问题。
你提到的5元素字典想遍历清空的逻辑之所以行不通，就是因为第一次pop操作就会把版本戳加1，第二次迭代校验不通过直接报错，根本走不到后面的pop步骤。

覆盖该限制的实现方式 #

完全可以实现遍历清空字典的需求，常用的有两种方案：

1. 先快照键再遍历（推荐常规场景使用）
   遍历前先把字典的所有键转成独立的列表，遍历这个列表而非原字典，就不会触发迭代校验逻辑：

my_dict = {1:1, 2:2, 3:3, 4:4, 5:5}
# list(my_dict) 会一次性生成当前所有键的独立列表，和原字典迭代无关
for key in list(my_dict):
    my_dict.pop(key)
# 执行完成后my_dict为空字典

2. Hack底层版本戳（仅用于研究，不推荐任何生产场景使用）
   如果就是想在直接遍历原字典的过程中修改大小，可以通过ctypes直接操作字典底层的版本戳，每次修改字典后把版本戳改回迭代器记录的初始值即可，不过这种实现强依赖CPython的底层实现，不同Python版本可能不兼容：

# 仅适用于CPython 3.10+ 版本，仅做演示
import ctypes

class PyDictObject(ctypes.Structure):
    _fields_ = [
        ("_ob_next", ctypes.c_void_p),
        ("_ob_prev", ctypes.c_void_p),
        ("ob_refcnt", ctypes.c_ssize_t),
        ("ob_type", ctypes.c_void_p),
        ("ma_used", ctypes.c_ssize_t),
        ("ma_version_tag", ctypes.c_uint64),
        # 后面的字段省略不影响我们修改版本戳
    ]

my_dict = {1:1, 2:2, 3:3}
# 记录迭代前的版本戳
origin_version = PyDictObject.from_address(id(my_dict)).ma_version_tag

for key in my_dict:
    my_dict.pop(key)
    # 改回原始版本戳，骗过迭代器校验
    PyDictObject.from_address(id(my_dict)).ma_version_tag = origin_version

# 执行完成后my_dict为空字典

如果只是需要清空字典，不需要遍历的话直接调用my_dict.clear()即可，性能更高。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者michael