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 vinculan nombres: parámetros formales a las funciones, declaraciones import, definiciones de función y de clase (éstas vinculan el nombre de la clase o función en el bloque de definición), y objetivos que son identificadores si ocurren en una asignación, encabezados de bucles for, o luego de as en una declaración with o una cláusula except. La declaración import de la forma from ... import * vincula todos los nombres definidos en el módulo importado, excepto aquellos que comienzan con un guión bajo. Esta forma solamente puede ser usada 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 (scope) 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.

Si la declaración global ocurre dentro de un bloque, todos los usos del nombre especificado en la declaración se refieren a la vinculación que ese nombre tiene en el espacio de nombres (namespace) de nivel superior. Los nombres se resuelven en el espacio de nombres de nivel superior buscando en el espacio de nombres global, es decir, el espacio de nombres del módulo que contiene el bloque de código, y en el espacio de nombres incorporado, el namespace del módulo builtins. La búsqueda se realiza primero en el espacio de nombres global. Si el nombre no se encuentra ahí, se busca en el espacio de nombres incorporado (builtins namespace). La declaración global debe preceder a todos los usos del nombre.

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.

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 (generator expressions), dado que están implementadas usando el alcance de función. Esto implica que lo siguiente fallará:

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

4.2.3. Integraciones y ejecución restringida

CPython implementation detail: 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.

4.2.4. 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 tryexcept. 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 están identificadas por instancias de clase. Se selecciona la cláusula except dependiendo de la clase de la instancia: debe referenciar a la clase de la instancia o a una clase base de la misma. La instancia puede ser recibida por el gestor y puede contener información adicional acerca de 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

1

Esta limitación se da porque el código ejecutado por estas operaciones no está disponible en el momento en que se compila el módulo.