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一、globals函数的常见应用场景：
globals函数在Python中主要用于获取当前模块的全局符号表，它在实际编程中有多种应用场景。常见的应用场景有：
1、调试和诊断：在调试代码时，globals()函数可以用来检查全局变量的状态。通过查看全局符号表，你可以了解哪些全局变量已经被定义，以及它们的当前值，这有助于诊断变量未定义或值不正确的问题。
2、动态代码执行：如果你需要根据运行时条件动态地执行代码，globals()函数可以与exec()或eval()函数一起使用。例如，你可以从字符串中构建代码，并使用exec()函数在当前的全局环境中执行它，这可以用于实现一些高级功能，但需要谨慎使用，以避免安全风险和代码可维护性问题。
3、插件系统和扩展：在构建插件系统或可扩展应用时，globals()函数可以用于注册或检索插件提供的函数或类。插件可以将其组件添加到全局符号表中，以便主程序或其他插件可以访问它们，然而，这种做法通常不如使用明确的注册机制或依赖注入框架来得清晰和安全。
4、构建交互式环境：在构建交互式解释器、代码编辑器或其他需要动态解析和执行代码的工具时，globals()函数可以用来管理当前上下文的全局变量，这允许用户定义自己的变量和函数，并在后续的交互中使用它们。
5、高级元编程：对于进行元编程或编写框架的开发者来说，globals()函数可以用来检查和操作代码的结构。例如，框架可能需要在运行时检查全局变量以确定可用的配置选项或插件。
6、实现单例模式：在某些设计模式中，如单例模式，全局变量用于确保一个类只有一个实例。通过globals()函数可以方便地访问和修改这些全局变量，从而控制实例的创建和访问。
注意，虽然globals()函数提供了强大的功能，但过度依赖它可能会导致代码难以理解和维护。在大多数情况下，更好的做法是使用局部变量、参数传递、类或模块级别的变量来管理状态和数据流，使用globals()函数时应该谨慎，并确保理解其潜在的影响和副作用。
二、globals函数与locals函数对比分析：
globals()和locals()是Python中的两个内置函数，它们分别用于获取当前全局和局部符号表。这两个函数在Python编程中扮演着重要的角色，尤其在理解变量作用域和调试过程中。下面我们将对这两个函数进行对比分析：
1、作用域：globals()函数返回的是全局作用域中的变量，而locals()函数返回的是当前局部作用域中的变量。全局作用域通常是整个程序，而局部作用域则是函数或方法内部。
2、使用场景：globals()函数在需要访问或修改全局变量时很有用，而locals()函数在调试或理解函数内部变量时很有用。
3、可变性：尽管globals()函数和locals()函数返回的字典在大多数情况下是可变的，但直接修改这些字典可能会导致不可预测的行为。通常，我们不建议直接修改这些字典。
4、性能：由于globals()函数和locals()函数需要遍历作用域中的变量，因此在性能敏感的场景中，频繁调用这些函数可能会导致性能下降。
5、嵌套作用域：在嵌套的作用域中(例如在一个函数内部定义另一个函数)，内部函数的locals()函数将包含其自己的局部变量，而globals()函数将始终返回最外层的全局作用域。
1、globals函数：
1-1、Python：
# 1.函数：globals
# 2.功能：用于返回表示当前全局符号表的字典，即获取当前全局符号表的字典
# 3.语法：globals()
# 4.参数：无
# 5.返回值：返回表示当前全局符号表的字典
# 6.说明：
# 7.示例：
# 应用1：调试和诊断
# 查看全局变量
# 定义一些全局变量
global_var1 = "Hello"
global_var2 = 18
global_var3 = [3, 5, 6]
def print_globals():
# 打印所有全局变量
for name, value in globals().items():
print(f"Name: {name}, Value: {value}")
# 调用函数打印全局变量
print_globals()
# Name: __name__, Value: __main__
# Name: __doc__, Value: None
# Name: __package__, Value: None
# Name: __loader__, Value: <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000002B0ACC6CE90>
# Name: __spec__, Value: None
# Name: __annotations__, Value: {}
# Name: __builtins__, Value: <module 'builtins' (built-in)>
# Name: __file__, Value: E:\python_workspace\pythonProject\test1.py
# Name: __cached__, Value: None
# Name: print_globals, Value: <function print_globals at 0x000002B0ACC10540>
# 检查特定全局变量是否存在
global_var1 = "Hello"
global_var2 = 18
def check_global_var(var_name):
# 检查全局变量是否存在
if var_name in globals():
print(f"The global variable '{var_name}' exists with value: {globals()[var_name]}")
else:
print(f"The global variable '{var_name}' does not exist.")
# 检查全局变量
check_global_var('global_var1') # 应该存在
check_global_var('global_var3') # 应该不存在
# The global variable 'global_var1' exists with value: Hello
# The global variable 'global_var3' does not exist.
# 在函数内部修改全局变量并验证修改
global_counter = 0
def increment_counter():
# 使用global关键字声明我们要修改的是全局变量
global global_counter
global_counter += 1
def print_counter():
# 打印全局计数器的值
print(f"Global counter: {global_counter}")
# 调用函数增加计数器的值并打印
increment_counter()
print_counter() # 应该输出 1
increment_counter()
print_counter() # 应该输出 2
# Global counter: 1
# Global counter: 2
# 调试时查看函数调用栈中的全局变量
import inspect
def print_global_vars_in_stack():
# 获取当前堆栈帧信息
stack = inspect.stack()
# 遍历堆栈帧，打印每个帧的全局变量
for frame in stack:
print(f"Frame {frame[2]} in {frame[1]} at line {frame[3]}")
for name, value in frame[0].f_globals.items():
print(f" Name: {name}, Value: {value}")
print("---")
# 调用函数查看全局变量(包括调用栈中的)
print_global_vars_in_stack()
# Frame 4 in E:\python_workspace\pythonProject\test1.py at line print_global_vars_in_stack
# Name: __name__, Value: __main__
# Name: __doc__, Value: None
# Name: __package__, Value: None
# Name: __loader__, Value: <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000002483ECACE90>
# Name: __spec__, Value: None
# Name: __annotations__, Value: {}
# Name: __builtins__, Value: <module 'builtins' (built-in)>
# Name: __file__, Value: E:\python_workspace\pythonProject\test1.py
# Name: __cached__, Value: None
# Name: inspect, Value: <module 'inspect' from 'C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python311\\Lib\\inspect.py'>
# Name: print_global_vars_in_stack, Value: <function print_global_vars_in_stack at 0x000002483ED811C0>
# ---
# Frame 12 in E:\python_workspace\pythonProject\test1.py at line <module>
# Name: __name__, Value: __main__
# Name: __doc__, Value: None
# Name: __package__, Value: None
# Name: __loader__, Value: <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x000002483ECACE90>
# Name: __spec__, Value: None
# Name: __annotations__, Value: {}
# Name: __builtins__, Value: <module 'builtins' (built-in)>
# Name: __file__, Value: E:\python_workspace\pythonProject\test1.py
# Name: __cached__, Value: None
# Name: inspect, Value: <module 'inspect' from 'C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python311\\Lib\\inspect.py'>
# Name: print_global_vars_in_stack, Value: <function print_global_vars_in_stack at 0x000002483ED811C0>
# ---
# 应用2：动态代码执行
# 动态执行字符串形式的代码
def execute_code_string(code_string):
# 使用exec函数动态执行代码字符串
# 注意：exec函数可以执行任何Python代码，所以要小心使用
exec(code_string, globals())
# 定义一些全局变量
global_var = "Initial value"
# 动态执行代码，修改全局变量的值
execute_code_string("global_var = 'New value from executed code'")
# 打印修改后的全局变量值
print(global_var)
# New value from executed code
# 动态导入模块
import sys
module_name = input("请输入要导入的模块名: ")
__import__(module_name, globals(), locals())
# 现在你可以使用刚刚导入的模块中的函数和变量了
getattr(sys, 'modules')[module_name].some_function()
# 动态执行代码
code_in_string = """
x = 10
y = 20
def add():
return x + y
"""
exec(code_in_string, globals())
print(add())
# 30
# 应用3：构建交互式环境
def interactive_environment():
while True:
try:
# 获取用户输入
user_input = input("请输入命令(输入'exit'退出): ")
# 检查是否要退出
if user_input.lower() == 'exit':
print("退出交互式环境!")
break
# 检查是否是设置变量的命令
elif '=' in user_input:
# 解析变量名和值
var_name, var_value = user_input.split('=', 1)
var_value = eval(var_value) # 注意：eval 可能会执行恶意代码，仅用于示例
# 将变量添加到全局命名空间中
globals()[var_name.strip()] = var_value
print(f"变量 {var_name} 已设置为 {var_value}")
# 检查是否是执行代码的命令
elif user_input.startswith('exec '):
# 执行用户输入的代码片段
code_to_execute = user_input[5:].strip()
exec(code_to_execute, globals())
else:
print("无效的命令，请输入变量赋值命令(如 x=5)或执行代码命令(如 exec print('Hello')）.")
except Exception as e:
print(f"发生错误: {e}")
# 运行交互式环境
interactive_environment()
# 请输入命令(输入'exit'退出): x=5
# 变量 x 已设置为 5
# 请输入命令(输入'exit'退出): exit
# 退出交互式环境!
# 应用4：实现单例模式
class Singleton:
_instance = None
def __new__(cls):
if cls._instance is None:
cls._instance = super().__new__(cls)
return cls._instance
if __name__ == '__main__':
instance1 = Singleton()
instance2 = Singleton()
print(instance1 is instance2)
print(Singleton._instance is instance1)
# True
# True
# 应用5：获取当前全局符号表的字典
print(globals())
# {'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x00000284EC90CE90>,
# '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'E:\\python_workspace\\pythonProject\\globals函数.py', '__cached__': None}
# 应用6：将函数内的变量添加到全局变量中
def test_1():
globals()['val'] = 2024
test_1()
print(val)
# 2024
# 应用7：禁用哈希随机化
import os
import sys
import hashlib
def disable_hash_randomization():
# 设置环境变量PYTHONHASHSEED为0来禁用哈希随机化
os.environ['PYTHONHASHSEED'] = '0'
print("Hash randomization has been disabled.")
def enable_hash_randomization():
# 清除环境变量PYTHONHASHSEED来启用哈希随机化（如果之前被设置的话）
if 'PYTHONHASHSEED' in os.environ:
del os.environ['PYTHONHASHSEED']
print("Hash randomization has been enabled.")
def calculate_hash(obj):
# 计算对象的哈希值
return hash(obj)
if __name__ == '__main__':
# 在脚本开始时禁用哈希随机化
disable_hash_randomization()
# 计算一些哈希值
hash1 = calculate_hash("hello")
hash2 = calculate_hash("Python")
print(f"Hash of 'hello': {hash1}")
print(f"Hash of 'world': {hash2}")
# 可以选择性地重新启用哈希随机化
enable_hash_randomization()
# 注意：一旦Python解释器启动，改变PYTHONHASHSEED通常不会影响已经计算过的哈希值
# 如果你需要在解释器运行过程中改变哈希行为，你可能需要重新启动解释器。
# Hash randomization has been disabled.
# Hash of 'hello': -9019399724072782803
# Hash of 'world': -7486668747021156726
# Hash randomization has been enabled.1-2、VBA：
略，待后补。2、推荐阅读：
2-2、Python-VBA函数之旅-callable()函数
Python算法之旅：Algorithm
Python函数之旅：Functions