32.2. ast – Абстрактные синтаксические деревья¶ast – Abstract Syntax Trees

32.2.1. Классы узлов¶Node classes

class ast.AST¶

Это базовый класс всех узлов AST. Конкретные классы узлов порождаются из файла Parser/Python.asdl, который воспроизведён ниже. Они определены в C-модуле _ast и реэкспортированы в ast.

Для каждого символа левой части абстрактной грамматики определён один класс (например, ast.stmt или ast.expr). Кроме того, для каждого конструктора правой части определён один класс; эти классы наследуют от классов для деревьев левой части. Например, ast.BinOp наследует от ast.expr. Для продукционных правил с альтернативами (так называемых «сумм») класс левой части является абстрактным: создаются только экземпляры конкретных узлов-конструкторов.

_fields¶

Каждый конкретный класс имеет атрибут _fields, который содержит имена всех дочерних узлов.

Каждый экземпляр конкретного класса имеет по одному атрибуту для каждого дочернего узла, тип которого определён в грамматике. Например, экземпляры ast.BinOp имеют атрибут left типа ast.expr.

Если эти атрибуты помечены как необязательные в грамматике (с помощью вопросительного знака), значением может быть None. Если атрибуты могут иметь ноль или более значений (помечены звёздочкой), значения представляются в виде списков Python. Все возможные атрибуты должны присутствовать и иметь корректные значения при компиляции AST с помощью compile().

lineno¶

col_offset¶

Экземпляры подклассов ast.expr и ast.stmt имеют lineno и col_offset атрибуты. lineno – это номер строки исходного текста (нумерация с 1, то есть первая строка – строка 1), а col_offset – смещение в байтах UTF-8 первого токена, который породил узел. Смещение в UTF-8 записывается, потому что синтаксический анализатор использует UTF-8 внутри.

Конструктор класса ast.T разбирает свои аргументы следующим образом:

• Если есть позиционные аргументы, их должно быть столько же, сколько элементов в T._fields; они будут присвоены как атрибуты с этими именами.

• Если есть ключевые аргументы, они установят атрибуты с теми же именами в указанные значения.

Например, чтобы создать и заполнить узел ast.UnaryOp, можно использовать

node = ast.UnaryOp()
node.op = ast.USub()
node.operand = ast.Num()
node.operand.n = 5
node.operand.lineno = 0
node.operand.col_offset = 0
node.lineno = 0
node.col_offset = 0

или более компактный

node = ast.UnaryOp(ast.USub(), ast.Num(5, lineno=0, col_offset=0),
                   lineno=0, col_offset=0)

Новое в версии 2.6: Конструктор, описанный выше, был добавлен. В Python 2.5 узлы должны были создаваться вызовом конструктора класса без аргументов и последующей установкой атрибутов.

32.2.2. Абстрактная грамматика¶Abstract Grammar

Модуль определяет строковую константу __version__, которая является десятичным номером ревизии Subversion файла, показанного ниже.

Абстрактная грамматика в настоящее время определяется следующим образом:

-- ASDL's five builtin types are identifier, int, string, object, bool

module Python version "$Revision$"
{
	mod = Module(stmt* body)
	    | Interactive(stmt* body)
	    | Expression(expr body)

	    -- not really an actual node but useful in Jython's typesystem.
	    | Suite(stmt* body)

	stmt = FunctionDef(identifier name, arguments args, 
                            stmt* body, expr* decorator_list)
	      | ClassDef(identifier name, expr* bases, stmt* body, expr* decorator_list)
	      | Return(expr? value)

	      | Delete(expr* targets)
	      | Assign(expr* targets, expr value)
	      | AugAssign(expr target, operator op, expr value)

	      -- not sure if bool is allowed, can always use int
 	      | Print(expr? dest, expr* values, bool nl)

	      -- use 'orelse' because else is a keyword in target languages
	      | For(expr target, expr iter, stmt* body, stmt* orelse)
	      | While(expr test, stmt* body, stmt* orelse)
	      | If(expr test, stmt* body, stmt* orelse)
	      | With(expr context_expr, expr? optional_vars, stmt* body)

	      -- 'type' is a bad name
	      | Raise(expr? type, expr? inst, expr? tback)
	      | TryExcept(stmt* body, excepthandler* handlers, stmt* orelse)
	      | TryFinally(stmt* body, stmt* finalbody)
	      | Assert(expr test, expr? msg)

	      | Import(alias* names)
	      | ImportFrom(identifier? module, alias* names, int? level)

	      -- Doesn't capture requirement that locals must be
	      -- defined if globals is
	      -- still supports use as a function!
	      | Exec(expr body, expr? globals, expr? locals)

	      | Global(identifier* names)
	      | Expr(expr value)
	      | Pass | Break | Continue

	      -- XXX Jython will be different
	      -- col_offset is the byte offset in the utf8 string the parser uses
	      attributes (int lineno, int col_offset)

	      -- BoolOp() can use left & right?
	expr = BoolOp(boolop op, expr* values)
	     | BinOp(expr left, operator op, expr right)
	     | UnaryOp(unaryop op, expr operand)
	     | Lambda(arguments args, expr body)
	     | IfExp(expr test, expr body, expr orelse)
	     | Dict(expr* keys, expr* values)
	     | Set(expr* elts)
	     | ListComp(expr elt, comprehension* generators)
	     | SetComp(expr elt, comprehension* generators)
	     | DictComp(expr key, expr value, comprehension* generators)
	     | GeneratorExp(expr elt, comprehension* generators)
	     -- the grammar constrains where yield expressions can occur
	     | Yield(expr? value)
	     -- need sequences for compare to distinguish between
	     -- x < 4 < 3 and (x < 4) < 3
	     | Compare(expr left, cmpop* ops, expr* comparators)
	     | Call(expr func, expr* args, keyword* keywords,
			 expr? starargs, expr? kwargs)
	     | Repr(expr value)
	     | Num(object n) -- a number as a PyObject.
	     | Str(string s) -- need to specify raw, unicode, etc?
	     -- other literals? bools?

	     -- the following expression can appear in assignment context
	     | Attribute(expr value, identifier attr, expr_context ctx)
	     | Subscript(expr value, slice slice, expr_context ctx)
	     | Name(identifier id, expr_context ctx)
	     | List(expr* elts, expr_context ctx) 
	     | Tuple(expr* elts, expr_context ctx)

	      -- col_offset is the byte offset in the utf8 string the parser uses
	      attributes (int lineno, int col_offset)

	expr_context = Load | Store | Del | AugLoad | AugStore | Param

	slice = Ellipsis | Slice(expr? lower, expr? upper, expr? step) 
	      | ExtSlice(slice* dims) 
	      | Index(expr value) 

	boolop = And | Or 

	operator = Add | Sub | Mult | Div | Mod | Pow | LShift 
                 | RShift | BitOr | BitXor | BitAnd | FloorDiv

	unaryop = Invert | Not | UAdd | USub

	cmpop = Eq | NotEq | Lt | LtE | Gt | GtE | Is | IsNot | In | NotIn

	comprehension = (expr target, expr iter, expr* ifs)

	-- not sure what to call the first argument for raise and except
	excepthandler = ExceptHandler(expr? type, expr? name, stmt* body)
	                attributes (int lineno, int col_offset)

	arguments = (expr* args, identifier? vararg, 
		     identifier? kwarg, expr* defaults)

        -- keyword arguments supplied to call
        keyword = (identifier arg, expr value)

        -- import name with optional 'as' alias.
        alias = (identifier name, identifier? asname)
}

32.2.3. ast Вспомогательные функции¶ast Helpers

Помимо классов узлов, модуль ast определяет следующие вспомогательные функции и классы для обхода абстрактных синтаксических деревьев:

ast.parse(source, filename='<unknown>', mode='exec')¶

Разбирает исходный код в узел AST. Эквивалентно compile(source, filename, mode, ast.PyCF_ONLY_AST).

Предупреждение

Можно вызвать сбой интерпретатора Python с помощью достаточно большой/сложной строки из-за ограничений глубины стека в компиляторе AST Python.

ast.literal_eval(node_or_string)¶

Безопасно вычисляет узел выражения или строку в кодировке Unicode или Latin-1, содержащую литерал Python или отображение контейнера. Предоставленная строка или узел может содержать только следующие литеральные структуры Python: строки, числа, кортежи, списки, словари, булевы значения и None.

Это можно использовать для безопасного вычисления строк, содержащих значения Python из ненадёжных источников, без необходимости разбирать значения самостоятельно. Он не способен вычислять произвольно сложные выражения, например с операторами или индексацией.

Предупреждение

Можно вызвать сбой интерпретатора Python с помощью достаточно большой/сложной строки из-за ограничений глубины стека в компиляторе AST Python.

ast.get_docstring(node, clean=True)¶

Возвращает докстринг заданного узла node (который должен быть узлом FunctionDef, ClassDef или Module), или None если у него нет докстринга. Если clean истинно, очищает отступы докстринга с помощью inspect.cleandoc().

ast.fix_missing_locations(node)¶

При компиляции дерева узлов с помощью compile() компилятор ожидает атрибуты lineno и col_offset для каждого узла, который их поддерживает. Заполнять их вручную для сгенерированных узлов довольно утомительно, поэтому эта вспомогательная функция рекурсивно добавляет эти атрибуты, если их ещё нет, устанавливая их равными значениям родительского узла. Работает рекурсивно, начиная с node.

ast.increment_lineno(node, n=1)¶

Увеличить номер строки каждого узла в дереве, начиная с node, на n. Это полезно для «переноса кода» в другое место в файле.

ast.copy_location(new_node, old_node)¶

Скопировать местоположение в исходном коде (lineno и col_offset) из old_node в new_node, если возможно, и вернуть new_node.

ast.iter_fields(node)¶

Генерирует кортеж из (fieldname, value) для каждого поля в node._fields, которое присутствует в node.

ast.iter_child_nodes(node)¶

Генерирует все непосредственные дочерние узлы node, то есть все поля, являющиеся узлами, и все элементы полей, являющихся списками узлов.

ast.walk(node)¶

Рекурсивно генерирует все узлы-потомки в дереве, начиная с node (включая сам node), в произвольном порядке. Это полезно, если требуется только изменить узлы на месте, а контекст не важен.

class ast.NodeVisitor¶

Базовый класс для обхода узлов, который обходит абстрактное синтаксическое дерево и вызывает функцию-посетитель для каждого найденного узла. Эта функция может вернуть значение, которое передаётся методом visit().

Этот класс предназначен для наследования; в подклассе добавляются методы-посетители.

visit(node)¶

Посещает узел. Реализация по умолчанию вызывает метод self.visit_classname, где classname – имя класса узла, или generic_visit(), если такой метод отсутствует.

generic_visit(node)¶

Этот посетитель вызывает visit() для всех дочерних узлов.

Обратите внимание, что дочерние узлы тех узлов, для которых определён собственный метод-посетитель, не будут посещены, если посетитель сам не вызовет generic_visit() или не обойдёт их самостоятельно.

Не используйте NodeVisitor, если требуется вносить изменения в узлы во время обхода. Для этого существует специальный посетитель (NodeTransformer), который допускает модификации.

class ast.NodeTransformer¶

Подкласс NodeVisitor, который обходит абстрактное синтаксическое дерево и позволяет изменять узлы.

Метод NodeTransformer обходит AST и использует возвращаемое значение методов-посетителей для замены или удаления старого узла. Если возвращаемое значение метода-посетителя равно None, узел будет удалён из своего местоположения; в противном случае он заменяется возвращённым значением. Возвращённое значение может быть исходным узлом – в этом случае замена не происходит.

Вот пример преобразователя, который переписывает все обращения к именам (foo) в data['foo']:

class RewriteName(NodeTransformer):

    def visit_Name(self, node):
        return copy_location(Subscript(
            value=Name(id='data', ctx=Load()),
            slice=Index(value=Str(s=node.id)),
            ctx=node.ctx
        ), node)

Имейте в виду: если у узла, с которым вы работаете, есть дочерние узлы, необходимо либо преобразовать дочерние узлы самостоятельно, либо сначала вызвать для узла метод generic_visit().

Для узлов, входящих в состав набора инструкций (это относится ко всем узлам инструкций), посетитель может также возвращать список узлов, а не один узел.

Обычно преобразователь используется следующим образом:

node = YourTransformer().visit(node)

ast.dump(node, annotate_fields=True, include_attributes=False)¶

Возвращает форматированный дамп дерева в узле node. Это в основном полезно для целей отладки. Возвращаемая строка показывает имена и значения полей. Это делает код невычислимым, поэтому если требуется вычисление, annotate_fields должно быть установлено в False. Атрибуты, такие как номера строк и смещения столбцов, по умолчанию не дампятся. Если это требуется, include_attributes может быть установлено в True.