在框架的原始本地范围内执行代码

Question

我编写了一个远程 Python 调试器，我需要的功能之一是在断点处停止时执行任意代码。我的调试器使用以下命令来执行从远程调试器接收到的代码：

exec (compile(code, '<string>', 'single') , frame.f_globals, frame.f_locals)

这在大多数情况下工作正常，但我注意到了一些问题。

1. 赋值语句实际上并未应用于原始本地字典。这可能是因为 f_locals 应该是只读的。

2. 如果在类方法中停止，则无法访问受保护的属性（以双下划线开头的名称）。我假设这是由于 Python 对受保护属性执行的名称修改所致。

所以我的问题是，有没有办法绕过这些限制？我可以欺骗 Python 让它认为代码是在该帧的实际本地范围内执行的吗？

我正在使用 CPython 2.7，并且我愿意接受特定于该版本的解决方案/黑客。

Answer 1

赋值语句实际上并不是
适用于原来的当地人
字典。这可能是由于
事实上 f_locals 应该
为只读。

不完全是这样，但是函数的字节码不会查看局部变量，而是使用一种简单但关键的优化，即局部变量位于简单的数组中，从而避免了运行时查找。避免这种情况的唯一方法（并使函数大大、大大变慢）是编译不同的代码，例如以 exec '' 开头的代码强制编译器避免优化（在 Python 2 中；在 Python 3 中不行）。如果您需要使用现有的字节码，那么您就不走运了：没有方法可以完成您想要的任务。

如果在类方法中停止，
访问受保护的属性（名称
以双下划线开头）
不工作。我假设这是由于
Python 执行的名称修改
关于受保护的属性。

是的，所以这个问题确实允许一种解决方法：在名称前面添加_Classname来模仿编译器的行为。请注意，双下划线前缀意味着 private：protected 将是单下划线（并且不会给您带来任何麻烦）。私有名称专门用于避免名称绑定在子类中的意外类（并且可以很好地用于该目的，尽管并不完美，并且不能用于其他任何目的；-）。

Answer 2

我不确定我是否正确理解了您的意思，但是 exec 确实使用代码内的赋值填充了 locals 参数：

>>> loc = {}
>>> exec(compile('a=3', '<string>', 'single'), {}, loc)
>>> loc
{'a': 3}

也许 f_locals 没有不允许写入。

Answer 3

在断点处停止时执行任意代码...我可以欺骗 Python 认为代码正在该帧的实际本地范围内执行吗？

Python 调试器 pdb 允许这样做。例如，假设您正在调试文件 tests/scopeTest.py，并且您的程序中有以下行，其中变量尚未在程序本身中声明：

print (NOT_DEFINED_IN_PROGRAM)

因此运行代码 python tests/scopeTest.py 会导致：

NameError: name 'NOT_DEFINED_IN_PROGRAM' is not defined

现在，您希望在调试器中停在该行时定义该变量，并让程序继续执行，使用该变量就好像它已经被执行一样一直在程序中定义。换句话说，您希望在该范围内实现更改，以便您可以继续执行该更改永久。实际上是可能的：

$ python -m pdb tests/scopeTest.py
> /home/user/tests/scopeTest.py(1)<module>()
-> print (NOT_DEFINED_IN_PROGRAM)
(Pdb) 'NOT_DEFINED_IN_PROGRAM' in locals()
False
(Pdb) NOT_DEFINED_IN_PROGRAM = 5
(Pdb) 'NOT_DEFINED_IN_PROGRAM' in locals()
True
(Pdb) step
5

Pdb 通过其 default 函数中的 compile 和 exec 来完成此操作，这相当于：

code = compile(line + '\n', <stdin>, 'single')
exec(code, self.curframe.f_globals, self.curframe_locals)

where self .curframe 是一个特定的框架。现在，self.curframe_locals 不是 self.curframe.f_locals，因为，正如 setup 函数所述：

# f_locals字典是根据实际帧更新的
# 每当调用 .f_locals 访问器时都会调用 locals，所以我们
# 将其缓存在这里以确保修改不会被覆盖。
self.curframe_locals = self.curframe.f_locals

希望有帮助，这就是你的意思！

请注意，即使如此，您是否希望将正在调试的程序上下文中的函数替换为经过猴子修补的版本，例如：

newGlobals['abs'] = myCustomAbsFunction
exec(code, newGlobals, locals)

myCustomAbsFunction 的范围不是将是用户程序，但将是定义该函数的上下文，即调试器！也有一种解决方法，但由于没有具体询问，因此目前将其作为练习留给读者。 ^__^