4. Modelo de ejecución¶
4.1. Estructura de un programa¶
Un programa de Python se construye a partir de bloques de código. Un block es una parte del texto del programa Python que se ejecuta como una unidad. Los siguientes son bloques: un módulo, un cuerpo de función y una definición de clase. Cada comando escrito de forma interactiva es un bloque. Un archivo de secuencia de comandos (un archivo proporcionado como entrada estándar al intérprete o especificado como un argumento de línea de comando para el intérprete) es un bloque de código. Un comando de secuencia de comandos (un comando especificado en la línea de comandos del intérprete con la opción: -c) es un bloque de código. Un módulo que se ejecuta como un script de nivel superior (como módulo __main__) desde la línea de comando usando un argumento -m también es un bloque de código. El argumento de cadena pasado a las funciones integradas eval() y exec() es un bloque de código.
Un bloque de código se ejecuta en un execution frame. Un marco contiene alguna información administrativa (que se usa para depuración) y determina dónde y cómo continuará la ejecución una vez que el bloque de código se haya completado.
4.2. Nombres y vínculos¶
4.2.1. Vinculación de nombres¶
Los Names refieren a objetos. Los nombres se introducen por las operaciones de vinculación de nombre (name binding operations).
Las siguientes construcciones enlazan nombres:
parámetros formales de las funciones,
definiciones de clase,
definiciones de funciones,
expresiones de asignación,
targets que son identificadores si aparecen en una asignación:
declaraciones
import.declaraciones
type.
La declaración import de la forma from ... import * vincula todos los nombres definidos en el módulo importado, excepto los que empiezan por guión bajo. Esta forma sólo puede utilizarse a nivel de módulo.
Un objetivo que aparece en una sentencia del también se considera vinculado para este propósito (aunque la semántica real es desvincular el nombre).
Cada declaración de asignación o importación ocurre dentro de un bloque determinado por una definición de clase o de función, o a nivel de módulo (el bloque de código de máximo nivel).
Si un nombre está vinculado en un bloque, es una variable local en ese bloque, salvo que sea declarado como nonlocal o global. Si un nombre está vinculado a nivel de módulo, es una variable global. (Las variables del bloque de código del módulo son locales y globales.) Si una variable se una en un bloque de código pero no está definida ahí, es una free variable.
Cada ocurrencia de un nombre en el texto del programa se refiere al binding de ese nombre, establecido por las siguientes reglas de resolución de nombres.
4.2.2. Resolución de nombres¶
Un scope define la visibilidad de un nombre en un bloque. Si una variable local se define en un bloque, su ámbito incluye ese bloque. Si la definición ocurre en un bloque de función, el ámbito se extiende a cualquier bloque contenido en el bloque en donde está la definición, a menos que uno de los bloques contenidos introduzca un vínculo diferente para el nombre.
Cuando un nombre es utilizado en un bloque de código, se resuelve utilizando el ámbito de cierre más cercano. El conjunto de todos esos ámbitos visibles para un bloque de código se llama el environment del bloque.
Cuando un nombre no se encuentra, se lanza una excepción NameError. Si el ámbito actual es una función, y el nombre se refiere a una variable local que todavía no ha sido vinculada a un valor en el punto en el que nombre es utilizado, se lanza una excepción UnboundLocalError. UnboundLocalError es una subclase de NameError.
Si una operación de vinculación de nombre ocurre en cualquier parte dentro de un bloque de código, todos los usos del nombre dentro de ese bloque son tratados como referencias al bloque actual. Esto puede llevar a errores cuando el nombre es utilizado dentro del bloque antes de su vinculación. Esta regla es sutil. Python carece de declaraciones y permite que las operaciones de vinculación de nombres ocurran en cualquier lugar dentro del bloque de código. Las variables locales de un bloque de código pueden determinarse buscando operaciones de vinculación de nombres en el texto completo del bloque. Ver la entrada del FAQ sobre UnboundLocalError para ejemplos.
If the global statement occurs within a block, all uses of the names
specified in the statement refer to the bindings of those names in the top-level
namespace. Names are resolved in the top-level namespace by searching the
global namespace, i.e. the namespace of the module containing the code block,
and the builtins namespace, the namespace of the module builtins. The
global namespace is searched first. If the names are not found there, the
builtins namespace is searched next. If the names are also not found in the
builtins namespace, new variables are created in the global namespace.
The global statement must precede all uses of the listed names.
La declaración global tiene el mismo ámbito que una operación de vinculación de nombre en el mismo bloque. Si el ámbito de cierre más cercano para una variable libre contiene una declaración global, se trata a la variable libre como global.
La declaración nonlocal causa que los nombre correspondientes se refieran a variables previamente vinculadas en el ámbito de la función de cierre más cercano. Se lanza un SyntaxError en tiempo de compilación si el nombre dado no existe en ningún ámbito de las funciones dentro de las cuales está. Parámetros de tipo no puede recuperarse con la sentencia nonlocal.
El espacio de nombres (namespace) para un módulo se crea automáticamente la primera vez que se importa el módulo. El módulo principal de un script siempre se llama __main__.
Los bloques de definición de clase y los argumentos para exec() y eval() son especiales en el contexto de la resolución de nombres. Una definición de clase es una declaración ejecutable que puede usar y definir nombres. Estas referencias siguen las reglas normales para la resolución de nombres con la excepción de que se buscan las variables locales no vinculadas en el espacio de nombres global. El espacio de nombres de la definición de clase se vuelve el diccionario de atributos de la clase. El ámbito de nombres definido en un bloque de clase está limitado a dicho bloque; no se extiende a los bloques de código de los métodos. Esto incluye las comprensiones y las expresiones generadoras pero no incluye annotation scopes, que tienen acceso a sus ámbitos de clase adjuntos. Esto significa que lo siguiente fallará:
class A:
a = 42
b = list(a + i for i in range(10))
Sin embargo. lo siguiente tendrá éxito:
class A:
type Alias = Nested
class Nested: pass
print(A.Alias.__value__) # <type 'A.Nested'>
4.2.3. Ámbitos de anotación¶
Las listas de tipo de parámetros y las declaraciones type introducen ámbitos de anotación, que se comportan principalmente como ámbitos de funciones, pero con algunas excepciones que se analizan a continuación. Annotations actualmente no usan alcances de anotación, pero se espera que los usen en Python 3.13 cuando se implemente PEP 649.
Los ámbitos de anotación se utilizan en los siguientes contextos:
Listas de tipo de parámetros para generic type aliases.
Escriba listas de parámetros para generic functions. Las anotaciones de una función genérica se ejecutan dentro del alcance de la anotación, pero sus valores predeterminados y decoradores no.
Tipo de parámetros de listas para generic classes. Las clases base y los argumentos de palabra clave de una clase genérica se ejecutan dentro del ámbito de la anotación, pero sus decoradores no.
Los límites y restricciones de las variables de tipo (lazily evaluated).
El valor de los alias de tipo (lazy evaluated).
Los ámbitos de anotación difieren de los ámbitos de función en lo siguiente:
Los ámbitos de anotación tienen acceso al espacio de nombres de la clase que los rodea. Si un ámbito de anotación está inmediatamente dentro de un ámbito de clase, o dentro de otro ámbito de anotación que está inmediatamente dentro de un ámbito de clase, el código en el ámbito de anotación puede utilizar nombres definidos en el ámbito de clase como si se ejecutara directamente dentro del cuerpo de la clase. Esto contrasta con las funciones normales definidas dentro de las clases, que no pueden acceder a los nombres definidos en el ámbito de la clase.
Las expresiones en ámbitos de anotación no pueden contener expresiones
yield,yield from,await, o:=. (Estas expresiones están permitidas en otros ámbitos contenidos dentro del ámbito de la anotación).Los nombres definidos en ámbitos de anotación no pueden recuperarse con sentencias
nonlocalen ámbitos internos. Esto incluye sólo parámetros de tipo, ya que ningún otro elemento sintáctico que pueda aparecer dentro de ámbitos de anotación puede introducir nuevos nombres.While annotation scopes have an internal name, that name is not reflected in the qualified name of objects defined within the scope. Instead, the
__qualname__of such objects is as if the object were defined in the enclosing scope.
Added in version 3.12: Los ámbitos de anotación se introdujeron en Python 3.12 como parte de PEP 695.
4.2.4. Evaluación perezosa¶
Los valores de los alias de tipo creados mediante la sentencia type se evalúan rápidamente. Lo mismo se aplica a los límites y restricciones de las variables de tipo creadas mediante la sintaxis de parámetros type. Esto significa que no se evalúan cuando se crea el alias de tipo o la variable de tipo. En su lugar, sólo se evalúan cuando es necesario para resolver el acceso a un atributo.
Ejemplo:
>>> type Alias = 1/0
>>> Alias.__value__
Traceback (most recent call last):
...
ZeroDivisionError: division by zero
>>> def func[T: 1/0](): pass
>>> T = func.__type_params__[0]
>>> T.__bound__
Traceback (most recent call last):
...
ZeroDivisionError: division by zero
Aquí la excepción se lanza sólo cuando se accede al atributo __value__ del alias de tipo o al atributo __bound__ de la variable de tipo.
Este comportamiento es útil principalmente para referencias a tipos que aún no se han definido cuando se crea el alias de tipo o la variable de tipo. Por ejemplo, la evaluación perezosa permite la creación de alias de tipo mutuamente recursivos:
from typing import Literal
type SimpleExpr = int | Parenthesized
type Parenthesized = tuple[Literal["("], Expr, Literal[")"]]
type Expr = SimpleExpr | tuple[SimpleExpr, Literal["+", "-"], Expr]
Los valores evaluados perezosamente se evalúan en annotation scope, lo que significa que los nombres que aparecen dentro del valor evaluado se buscan como si se utilizaran en el ámbito inmediatamente adyacente.
Added in version 3.12.
4.2.5. Integraciones y ejecución restringida¶
Detalles de implementación de CPython: Los usuarios no deberían tocar __builtins__; es un detalle de la implementación en sentido estricto. Los usuarios que quieran sobreescribir valores en los espacios de nombres incorporados deberían usar import con el módulo builtins y modificar sus atributos de un modo adecuado.
El espacio de nombres incorporado (builtin namespace) asociado a la ejecución de un bloque de código es encontrado buscando el nombre __builtins__ en su espacio de nombres global; debería ser un diccionario o un módulo (en este último caso, se usa el diccionario del módulo). Por defecto, en el módulo __main__, __builtins__ es el módulo builtins. En cualquier otro módulo, __builtins__ es un alias para el diccionario del propio módulo builtins.
4.2.6. Interacción con funcionalidades dinámicas¶
La resolución de variables libres sucede en tiempo de ejecución, no en tiempo de compilación. Esto significa que el siguiente código va a mostrar 42:
i = 10
def f():
print(i)
i = 42
f()
Las funciones eval() y exec() no tienen acceso al entorno completo para resolver nombres. Los nombres pueden resolverse en los espacios de nombres locales y globales de la persona que llama. Las variables libres no se resuelven en el espacio de nombres adjunto más cercano, sino en el espacio de nombres global. [1] Las funciones exec() y eval() tienen argumentos opcionales para anular el espacio de nombres global y local. Si solo se especifica un espacio de nombres, se usa para ambos.
4.3. Excepciones¶
Las excepciones son un medio para salir del flujo de control normal de un bloque de código, para gestionar errores u otras condiciones excepcionales. Una excepción es lanzada (raised) en el momento en que se detecta el error; puede ser gestionada (handled) por el bloque de código que la rodea o por cualquier bloque de código que directa o indirectamente ha invocado al bloque de código en el que ocurrió el error.
El intérprete Python lanza una excepción cuando detecta un error en tiempo de ejecución (como una división por cero). Un programa Python también puede lanzar una excepción explícitamente, con la declaración raise. Los gestores de excepciones se especifican con la declaración try … except. La cláusula finally de tales declaraciones puede utilizarse para especificar código de limpieza que no es el que gestiona la excepción, sino que se ejecutará en cualquier caso, tanto cuando la excepción ha ocurrido en el código que la precede, como cuando esto no ha sucedido.
Python usa el modelo de gestión de errores de «terminación» (»termination»): un gestor de excepción puede descubrir qué sucedió y continuar la ejecución en un nivel exterior, pero no puede reparar la causa del error y reintentar la operación que ha fallado (excepto que se reingrese al trozo de código fallido desde su inicio).
Cuando una excepción no está gestionada en absoluto, el intérprete termina la ejecución del programa, o retorna a su bucle principal interactivo. En cualquier caso, imprime un seguimiento de pila, excepto cuando la excepción es SystemExit.
Las excepciones se identifican mediante instancias de clase. La cláusula except se selecciona en función de la clase de la instancia: debe hacer referencia a la clase de la instancia o a un non-virtual base class de la misma. La instancia puede ser recibida por el manejador y puede llevar información adicional sobre la condición excepcional.
Nota
Los mensajes de excepción no forman parte de la API Python. Su contenido puede cambiar entre una versión de Python y la siguiente sin ningún tipo de advertencia; el código que corre bajo múltiples versiones del intérprete no debería basarse en estos mensajes.
Mira también la descripción de la declaración try en la sección La sentencia try, y la declaración raise en la sección La declaración raise.
Notas al pie