4. Modèle d'exécution¶
4.1. Structure d'un programme¶
Un programme Python est construit à partir de blocs de code. Un bloc <block> est un morceau de texte de programme Python qui est exécuté en tant qu'unité. Les éléments suivants sont des blocs : un module, un corps de fonction et une définition de classe. Chaque commande écrite dans l'interpréteur interactif de Python est un bloc. Un fichier de script (un fichier donné en entrée standard à l'interpréteur ou spécifié en tant qu'argument de ligne de commande à l'interpréteur) est un bloc de code. Une commande de script (une commande spécifiée en ligne de commande à l'interpréteur avec l'option -c) est un bloc de code. Un module exécuté en tant que script principal (module __main__) depuis la ligne de commande en utilisant l'option -m est aussi un bloc de code. La chaîne passée en argument aux fonctions natives eval() et exec() est un bloc de code.
Un bloc de code est exécuté dans un cadre d'exécution. Un cadre contient des informations administratives (utilisées pour le débogage) et détermine où et comment l'exécution se poursuit après la fin de l'exécution du bloc de code.
4.2. Noms et liaisons¶
4.2.1. Liaisons des noms¶
Les noms sont des références aux objets. Ils sont créés lors des opérations de liaisons de noms (name binding en anglais).
Les noms sont liés via les constructions suivantes :
paramètres formels de fonctions,
définitions de classes,
définitions de fonctions,
expressions d'affectation,
cibles qui sont des identifiants, lorsque c'est une affectation :
des instructions
import.
L'instruction import sous la forme from ... import * lie tous les noms définis dans le module importé, sauf ceux qui commencent par le caractère souligné. Cette écriture ne peut être utilisée qu'au niveau du module.
Une cible qui apparaît dans une instruction del est aussi considérée comme une liaison à un nom dans ce cadre (bien que la sémantique véritable soit de délier le nom).
Chaque assignation ou instruction import a lieu dans un bloc défini par une définition de classe ou de fonction ou au niveau du module (le bloc de code de plus haut niveau).
Si un nom est lié dans un bloc, c'est une variable locale de ce bloc, à moins qu'il ne soit déclaré nonlocal ou global. Si un nom est lié au niveau du module, c'est une variable globale (les variables du bloc de code de niveau module sont locales et globales). Si une variable est utilisée dans un bloc de code alors qu'elle n'y est pas définie, c'est une variable libre.
Chaque occurrence d'un nom dans un programme fait référence à la liaison de ce nom établie par les règles de résolution des noms suivantes.
4.2.2. Résolution des noms¶
La portée définit la visibilité d'un nom dans un bloc. Si une variable locale est définie dans un bloc, sa portée comprend ce bloc. Si la définition intervient dans le bloc d'une fonction, la portée s'étend à tous les blocs contenus dans celui qui comprend la définition, à moins qu'un bloc intérieur ne définisse une autre liaison pour ce nom.
Quand un nom est utilisé dans un bloc de code, la résolution utilise la portée la plus petite. L'ensemble de toutes les portées visibles dans un bloc de code s'appelle l'environnement du bloc.
Quand un nom n'est trouvé nulle part, une exception NameError est levée. Si la portée courante est celle d'une fonction et que le nom fait référence à une variable locale qui n'a pas encore été liée au moment où le nom est utilisé, une exception UnboundLocalError est levée. UnboundLocalError est une sous-classe 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 l'instruction global apparaît dans un bloc, toutes les utilisations du nom spécifié dans l'instruction font référence à la liaison de ce nom dans l'espace de nommage de plus haut niveau. Les noms sont résolus dans cet espace de nommage de plus haut niveau en recherchant l'espace des noms globaux, c'est-à-dire l'espace de nommage du module contenant le bloc de code ainsi que dans l'espace de nommage natif, celui du module builtins. La recherche commence dans l'espace de nommage global. Si le nom n'y est pas trouvé, la recherche se poursuit dans l'espace de nommage natif. L'instruction global doit précéder toute utilisation des noms considérés.
L'instruction global a la même porte qu'une opération de liaison du même bloc. Si la portée englobante la plus petite pour une variable libre contient une instruction global, la variable libre est considérée globale.
L'instruction nonlocal fait que les noms correspondants font référence aux variables liées précédemment dans la portée de fonction englobante la plus petite possible. SyntaxError est levée à la compilation si le nom donné n'existe dans aucune portée de fonction englobante.
L'espace de nommage pour un module est créé automatiquement la première fois que le module est importé. Le module principal d'un script s'appelle toujours __main__.
Les blocs de définition de classe et les arguments de exec() ainsi que eval() sont traités de manière spéciale dans le cadre de la résolution des noms. Une définition de classe est une instruction exécutable qui peut utiliser et définir des noms. Toutes ces références suivent les règles normales de la résolution des noms à l'exception des variables locales non liées qui sont recherchées dans l'espace des noms globaux. L'espace de nommage de la définition de classe devient le dictionnaire des attributs de la classe. La portée des noms définis dans un bloc de classe est limitée au bloc de la classe ; elle ne s'étend pas aux blocs de code des méthodes — y compris les compréhensions et les expressions générateurs puisque celles-ci sont implémentées en utilisant une portée de fonction. Ainsi, les instructions suivantes échouent :
class A:
a = 42
b = list(a + i for i in range(10))
4.2.3. Noms natifs et restrictions d'exécution¶
Particularité de l'implémentation CPython : L'utilisateur ne doit pas toucher à __builtins__ ; c'est et cela doit rester réservé aux besoins de l'implémentation. Les utilisateurs qui souhaitent surcharger des valeurs dans l'espace de nommage natif doivent importer le module builtins et modifier ses attributs judicieusement.
L'espace de nommage natif associé à l'exécution d'un bloc de code est effectivement trouvé en cherchant le nom __builtins__ dans l'espace de nommage globaux ; ce doit être un dictionnaire ou un module (dans ce dernier cas, le dictionnaire du module est utilisé). Par défaut, lorsque l'on se trouve dans le module __main__, __builtins__ est le module natif builtins ; lorsque l'on se trouve dans tout autre module, __builtins__ est un pseudonyme du dictionnaire du module builtins lui-même.
4.2.4. Interaction avec les fonctionnalités dynamiques¶
La résolution des noms de variables libres intervient à l'exécution, pas à la compilation. Cela signifie que le code suivant affiche 42 :
i = 10
def f():
print(i)
i = 42
f()
Les fonctions eval() et exec() n'ont pas accès à l'environnement complet pour résoudre les noms. Les noms doivent être résolus dans les espaces de nommage locaux et globaux de l'appelant. Les variables libres ne sont pas résolues dans l'espace de nommage englobant le plus proche mais dans l'espace de nommage globaux 1. Les fonctions eval() et exec() possèdent des arguments optionnels pour surcharger les espaces de nommage globaux et locaux. Si seulement un espace de nommage est spécifié, il est utilisé pour les deux.
4.3. Exceptions¶
Les exceptions sont un moyen de sortir du flot normal d'exécution d'un bloc de code de manière à gérer des erreurs ou des conditions exceptionnelles. Une exception est levée au moment où l'erreur est détectée ; elle doit être gérée par le bloc de code qui l'entoure ou par tout bloc de code qui a, directement ou indirectement, invoqué le bloc de code où l'erreur s'est produite.
L'interpréteur Python lève une exception quand il détecte une erreur à l'exécution (telle qu'une division par zéro). Un programme Python peut aussi lever explicitement une exception avec l'instruction raise. Les gestionnaires d'exception sont spécifiés avec l'instruction try … except. La clause finally d'une telle instruction peut être utilisée pour spécifier un code de nettoyage qui ne gère pas l'exception mais qui est exécuté quoi qu'il arrive (exception ou pas).
Python utilise le modèle par terminaison de gestion des erreurs : un gestionnaire d'exception peut trouver ce qui est arrivé et continuer l'exécution à un niveau plus élevé, mais il ne peut pas réparer l'origine de l'erreur et ré-essayer l'opération qui a échoué (sauf à entrer à nouveau dans le code en question par le haut).
Quand une exception n'est pas du tout gérée, l'interpréteur termine l'exécution du programme ou retourne à la boucle interactive. Dans ces cas, il affiche une trace de la pile d'appels, sauf si l'exception est SystemExit.
Les exceptions sont identifiées par des instances de classe. La clause except sélectionnée dépend de la classe de l'instance : elle doit faire référence à la classe de l'instance ou à une de ses classes ancêtres non virtuelles. L'instance peut être transmise au gestionnaire et peut apporter des informations complémentaires sur les conditions de l'exception.
Note
Les messages d'exception ne font pas partie de l'API Python. Leur contenu peut changer d'une version de Python à une autre sans avertissement et le code ne doit pas reposer sur ceux-ci s'il doit fonctionner sur plusieurs versions de l'interpréteur.
Reportez-vous aussi aux descriptions de l'instruction try dans la section L'instruction try et de l'instruction raise dans la section L'instruction raise.
Notes
- 1
En effet, le code qui est exécuté par ces opérations n'est pas connu au moment où le module est compilé.