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:

  • cabecera del bucle for,

  • después de as en una declaración with, cláusula except, cláusula except*, o en el patrón as en la concordancia de patrones estructurales,

  • en un patrón de captura en la concordancia de patrones estructurales

• declaraciones import.

• type statements.

• type parameter lists.

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.

If a name binding operation occurs anywhere within a code block, all uses of the name within the block are treated as references to the current block. This can lead to errors when a name is used within a block before it is bound. This rule is subtle. Python lacks declarations and allows name binding operations to occur anywhere within a code block. The local variables of a code block can be determined by scanning the entire text of the block for name binding operations. See the FAQ entry on UnboundLocalError for examples.

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.

The nonlocal statement causes corresponding names to refer to previously bound variables in the nearest enclosing function scope. SyntaxError is raised at compile time if the given name does not exist in any enclosing function scope. Type parameters cannot be rebound with the nonlocal statement.

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__.

Class definition blocks and arguments to exec() and eval() are special in the context of name resolution. A class definition is an executable statement that may use and define names. These references follow the normal rules for name resolution with an exception that unbound local variables are looked up in the global namespace. The namespace of the class definition becomes the attribute dictionary of the class. The scope of names defined in a class block is limited to the class block; it does not extend to the code blocks of methods. This includes comprehensions and generator expressions, but it does not include annotation scopes, which have access to their enclosing class scopes. This means that the following will fail:

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

However, the following will succeed:

class A:
    type Alias = Nested
    class Nested: pass

print(A.Alias.__value__)  # <type 'A.Nested'>

4.2.3. Annotation scopes

Type parameter lists and type statements introduce annotation scopes, which behave mostly like function scopes, but with some exceptions discussed below. Annotations currently do not use annotation scopes, but they are expected to use annotation scopes in Python 3.13 when PEP 649 is implemented.

Annotation scopes are used in the following contexts:

• Type parameter lists for generic type aliases.

• Type parameter lists for generic functions. A generic function’s annotations are executed within the annotation scope, but its defaults and decorators are not.

• Type parameter lists for generic classes. A generic class’s base classes and keyword arguments are executed within the annotation scope, but its decorators are not.

• The bounds and constraints for type variables (lazily evaluated).

• The value of type aliases (lazily evaluated).

Annotation scopes differ from function scopes in the following ways:

• Annotation scopes have access to their enclosing class namespace. If an annotation scope is immediately within a class scope, or within another annotation scope that is immediately within a class scope, the code in the annotation scope can use names defined in the class scope as if it were executed directly within the class body. This contrasts with regular functions defined within classes, which cannot access names defined in the class scope.

• Expressions in annotation scopes cannot contain yield, yield from, await, or := expressions. (These expressions are allowed in other scopes contained within the annotation scope.)

• Names defined in annotation scopes cannot be rebound with nonlocal statements in inner scopes. This includes only type parameters, as no other syntactic elements that can appear within annotation scopes can introduce new names.

• While annotation scopes have an internal name, that name is not reflected in the __qualname__ of objects defined within the scope. Instead, the __qualname__ of such objects is as if the object were defined in the enclosing scope.

Nuevo en la versión 3.12: Annotation scopes were introduced in Python 3.12 as part of PEP 695.

4.2.4. Lazy evaluation

The values of type aliases created through the type statement are lazily evaluated. The same applies to the bounds and constraints of type variables created through the type parameter syntax. This means that they are not evaluated when the type alias or type variable is created. Instead, they are only evaluated when doing so is necessary to resolve an attribute access.

Example:

>>> 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

Here the exception is raised only when the __value__ attribute of the type alias or the __bound__ attribute of the type variable is accessed.

This behavior is primarily useful for references to types that have not yet been defined when the type alias or type variable is created. For example, lazy evaluation enables creation of mutually recursive type aliases:

from typing import Literal

type SimpleExpr = int | Parenthesized
type Parenthesized = tuple[Literal["("], Expr, Literal[")"]]
type Expr = SimpleExpr | tuple[SimpleExpr, Literal["+", "-"], Expr]

Lazily evaluated values are evaluated in annotation scope, which means that names that appear inside the lazily evaluated value are looked up as if they were used in the immediately enclosing scope.

Nuevo en la versión 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.

Exceptions are identified by class instances. The except clause is selected depending on the class of the instance: it must reference the class of the instance or a non-virtual base class thereof. The instance can be received by the handler and can carry additional information about the exceptional condition.

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.