Python 3.7.9中importlib导入的matplotlib格式化函数报内置函数未定义错误

尝试将通过importlib动态导入的函数作为matplotlib的坐标轴格式化器使用时，函数内部无法访问Python内置函数，运行抛出NameError，即使在格式化器代码内显式写了内置函数导入逻辑，问题也依然存在。

复现代码 #

formatterCode = '''
from builtins import *
def myFormatter(x, y):  
    return str(float(x))
'''

print(formatterCode,  file = open('formatter.py', 'w'))

import os, importlib
spec        = importlib.util.spec_from_file_location('module.name', 'formatter.py')
formatters  = importlib.util.module_from_spec(spec)
spec.loader.exec_module(formatters)

import matplotlib, dill
import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots()
myFormatter = matplotlib.ticker.FuncFormatter(formatters.myFormatter)
ax.yaxis.set_major_formatter(myFormatter)
ax.plot([1, 2], [1, 2])
with open('test.tmp', 'wb') as f:
    dill.dump(fig, f, recurse = False)

plt.close('all')

with open('test.tmp', 'rb') as f:
    figure = dill.load(f)

figure.savefig("test.png")
plt.close('all')

运行环境 #

Python 3.7.9 (default, Feb 18 2021, 03:10:35)
[GCC 7.3.1 20180712 (Red Hat 7.3.1-12)] on linux

报错信息 #

File "formatter.py", line 4, in myFormatter
    return str(float(x))
NameError: name 'str' is not defined

问题成因 #

• 用importlib从指定路径动态加载模块时，默认不会把模块注册到全局sys.modules索引表中，后续序列化、反序列化全流程根本定位不到模块的原始全局命名空间
• 序列化时传入的*recurse = False参数*会让dill跳过对函数关联依赖的递归序列化，不会把函数引用的模块全局变量、内置函数绑定关系持久化，只保留函数本身的代码文本引用
• 格式化器代码里写的from builtins import *，反而把原本Python解释器自动给每个函数绑定的内置函数引用，变成了模块全局作用域里的普通变量。一旦模块引用在序列化时丢失，这些绑定的普通变量就会彻底消失，自然触发找不到str、float这类内置函数的NameError

修复方案 #

• 动态模块加载完成后，显式将模块注册到sys.modules，保证序列化反序列化时能准确定位到模块全局命名空间：

import sys
# 模块加载完成后追加这行代码
sys.modules[spec.name] = formatters

• 移除dill序列化时的recurse = False参数，让序列化流程正常保留函数的全局作用域绑定关系，不要跳过依赖递归
• 删除格式化器代码里的from builtins import *逻辑，Python解释器会自动给每个函数关联对应模块的内置函数表，不需要手动导入内置名

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user3876608