4. Модель выполнения¶Execution model

4.1. Именование и связывание¶Naming and binding

Имена ссылаются на объекты. Имена вводятся операциями связывания имени. Каждое вхождение имени в тексте программы ссылается на связывание этого имени, установленное в самом внутреннем блоке функции, содержащем использование.

Блок – это часть текста программы на Python, которая выполняется как единое целое. Блоками являются: модуль, тело функции и определение класса. Каждая команда, введённая интерактивно, является блоком. Файл скрипта (файл, переданный в качестве стандартного ввода интерпретатору или указанный в командной строке интерпретатора первым аргументом) является блоком кода. Команда скрипта (команда, указанная в командной строке интерпретатора с опцией ‘-c‘) является блоком кода. Строковый аргумент, передаваемый встроенным функциям eval() и exec(), является блоком кода.

Блок кода выполняется в фрейме выполнения. Фрейм содержит некоторую служебную информацию (используемую для отладки) и определяет, где и как продолжится выполнение после завершения выполнения блока кода.

Область видимости определяет видимость имени внутри блока. Если локальная переменная определена в блоке, её область видимости включает этот блок. Если определение находится в блоке функции, область видимости распространяется на любые блоки, содержащиеся в определяющем, если только содержащийся блок не вводит другое связывание для этого имени. Область видимости имён, определённых в блоке класса, ограничена блоком класса; она не распространяется на блоки кода методов – сюда входят включения (comprehensions) и генераторные выражения, поскольку они реализованы с использованием области видимости функции. Это означает, что следующий код вызовет ошибку:

class A:
    a = 42
    b = list(a + i for i in range(10))

Когда имя используется в блоке кода, оно разрешается с помощью ближайшей объемлющей области видимости. Множество всех таких областей, видимых блоку кода, называется его окружением.

Если имя связано в блоке, оно является локальной переменной этого блока, если только не объявлено как nonlocal. Если имя связано на уровне модуля, оно является глобальной переменной. (Переменные блока кода модуля одновременно являются локальными и глобальными.) Если переменная используется в блоке кода, но не определена в нём, она является свободной переменной.

Если имя вообще не найдено, возбуждается исключение NameError. Если имя ссылается на локальную переменную, которая не была связана, возбуждается исключение UnboundLocalError. UnboundLocalError является подклассом NameError.

Следующие конструкции связывают имена: формальные параметры функций, import инструкции, определения классов и функций (они связывают имя класса или функции в определяющем блоке), а также цели, являющиеся идентификаторами, если они встречаются в присваивании, заголовке цикла for или после as в инструкции with или предложении except. Инструкция import вида from ... import * связывает все имена, определённые в импортированном модуле, кроме тех, которые начинаются с подчёркивания. Эта форма может использоваться только на уровне модуля.

Цель, встречающаяся в инструкции del, также считается связанной для этих целей (хотя фактическая семантика – отвязать имя).

Каждый оператор присваивания или импорта находится внутри блока, определённого классом или определением функции, либо на уровне модуля (блок кода верхнего уровня).

Если операция связывания имени происходит где-либо внутри блока кода, все использования имени в блоке рассматриваются как ссылки на текущий блок. Это может привести к ошибкам, когда имя используется в блоке до того, как оно связано. Это правило тонкое. В Python нет объявлений, и операции связывания имени могут происходить в любом месте блока кода. Локальные переменные блока кода можно определить, просканировав весь текст блока на наличие операций связывания имени.

Если оператор global встречается внутри блока, все использования имени, указанного в операторе, ссылаются на связывание этого имени в пространстве имён верхнего уровня. Имена разрешаются в пространстве имён верхнего уровня путём поиска в глобальном пространстве имён, т.е. пространстве имён модуля, содержащего блок кода, и пространстве имён builtins, пространстве имён модуля builtins. Сначала проверяется глобальное пространство имён. Если имя там не найдено, ищется в пространстве имён builtins. Оператор global должен предшествовать всем использованиям имени.

Пространство имён builtins, связанное с выполнением блока кода, на самом деле находится путём поиска имени __builtins__ в его глобальном пространстве имён; это должен быть словарь или модуль (в последнем случае используется словарь модуля). По умолчанию, когда в модуле __main__, __builtins__ является встроенным модулем builtins; когда в любом другом модуле, __builtins__ является псевдонимом словаря самого модуля builtins. __builtins__ может быть установлен в словарь, созданный пользователем, для создания слабой формы ограниченного выполнения.

Пространство имён модуля автоматически создаётся при первом импорте модуля. Главный модуль сценария всегда называется __main__.

Инструкция global имеет ту же область видимости, что и операция связывания имени в том же блоке. Если ближайшая охватывающая область видимости для свободной переменной содержит инструкцию global, свободная переменная рассматривается как глобальная.

Определение класса – это исполняемый оператор, который может использовать и определять имена. Эти ссылки следуют обычным правилам разрешения имён. Пространство имён определения класса становится словарём атрибутов класса. Имена, определённые в области видимости класса, не видны в методах.

4.2. Исключения¶Exceptions

Исключения – это способ выйти из нормального потока управления блока кода, чтобы обработать ошибки или другие исключительные ситуации. Исключение возбуждается в том месте, где обнаружена ошибка; оно может быть перехвачено окружающим блоком кода или любым блоком, который прямо или косвенно вызвал блок кода, где произошла ошибка.

Интерпретатор Python вызывает исключение, когда обнаруживает ошибку времени выполнения (например, деление на ноль). Программа на Python также может явно вызвать исключение с помощью инструкции raise. Обработчики исключений задаются с помощью инструкции try ... except. Предложение finally такой инструкции можно использовать для указания кода очистки, который не обрабатывает исключение, но выполняется независимо от того, произошло исключение или нет в предшествующем коде.

В Python используется модель обработки ошибок с «завершением»: обработчик исключений может выяснить, что произошло, и продолжить выполнение на внешнем уровне, но он не может исправить причину ошибки и повторить сбойную операцию (кроме случая повторного входа в проблемный кусок кода с самого начала).

Когда исключение не обрабатывается совсем, интерпретатор завершает выполнение программы или возвращается в свой интерактивный главный цикл. В любом случае он печатает стек вызовов, за исключением случая, когда исключение является SystemExit.

Исключения идентифицируются экземплярами классов. Предложение except выбирается в зависимости от класса экземпляра: оно должно ссылаться на класс экземпляра или его базовый класс. Экземпляр может быть получен обработчиком и может нести дополнительную информацию об исключительной ситуации.

См. также описание инструкции try в разделе Инструкция try и инструкции raise в разделе Инструкция raise.

Сноски