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Python进阶：如何将字符串常量转化为变量？

news 来源：原创 2024/5/5 15:57:41

前几天，我们Python猫交流学习群 里的 M 同学提了个问题。这个问题挺有意思，经初次讨论，我们认为它无解。

然而，我认为它很有价值，应该继续思考怎么解决，所以就在私密的知识星球上记录了下来。

万万没想到的是，在第二天，有两位同学接连给出了解决方法！

由此，群内出现了一轮热烈的技术交流。

本文将相关的内容要点作了梳理，并由此引申到更进一步的学习话题，希望对你有所帮助。

1、如何动态生成变量名？

M 同学的问题如下：

打扰一下大家，请教一个问题，已知 list = ['A', 'B', 'C', 'D'] , 如何才能得到以 list 中元素命名的新列表 A = [], B = [], C = [], D = [] 呢?

简单理解，这个问题的意思是，将字符串内容作为其它对象的变量名。

list 中的元素是字符串，此处的 ‘A’-‘D’ 是常量，而在要求的结果中，A-D 是变量。

如果强行直接将常量当做变量使用，它会报错：

>>> 'A' = []
...SyntaxError: can't assign to literal

报错中的literal 指的是字面量 ，这是计算机科学中常见的一个概念，用于表达源代码中的固定值。 例如，整数、浮点数、字符串等基本类型，就是字面量。

字面量指的就是一个量本身，可以理解为一种原子性的实体，当然不能再被赋值了。

所以，取出的字符串内容，并不能直接用作变量名，需要另想办法。

有初学者可能会想，list[0] = [] 行不行？当然不行，因为没有出现 A 。那 A = list[0] ，接着 A = [] 呢？那也不行，因为这里的 A 是你凭空定义出来的，而不是从已有条件中生成的。

当时，群里只有两三个同学参与了讨论，我们没想到解决办法。但是，我觉得这个题目很有意思，值得玩味。

因为，如果能解决这个问题，那就意味着可以不作预先定义，而是动态地生成变量名，这不仅能减少给变量取名的麻烦，还实现了自动编码！

可以设想一下未来，人工智能在编写代码的时候，如果能根据已知条件，动态生成变量名，那编写代码的过程不就顺利多了么？（据说，现在已经有人工智能可以编写代码了，不知它在取变量名时，是用的什么方法？）

2、办法总是有的

最近，学习群里蒙混进来了几个打广告的，为此，我决定提高审核门槛，例如，用群里的问题来作个考核。

万万没想到的是，第一个被考核到的 Q 同学，几乎不假思索地就说出了一个解决上述问题的思路。而偏偏就是那么巧 ，几乎在同时，群内的 J 同学给出了另外一个解决方法（他没看到群内的讨论，而是看到了知识星球的记录，才知道这个问题的）。

也就是说，前一晚还以为无解的问题，在第二天竟得到了两种不同的解决方法！

那么，他们的答案是什么呢？

# J 同学的解答
>>> list1 = ['A', 'B', 'C', 'D']
>>> for i in list1:
>>>     globals()[i] = []
>>> A
[]

这个方法通过修改全局命名空间，巧妙地“定义”出了新的变量。globals() 方法取出来的是一个字典，字符串 ‘A’ 是其中一个键值（key），而这个键值恰恰是全局命名空间中的一个变量，这就实现了从常量到变量的转化。

在数据结构层面上，空列表 [] 作为一个值（value）跟它的字符串键值绑定在一起，而在运用层面上，它作为变量内容而跟变量名绑定在一起。

看到这个回答的时候，我就突然想起来了，上个月转载过一篇《Python 动态赋值的陷阱》，讲的正是动态地进行变量赋值 的问题啊！我似乎只关注了 globals() 与 locals() 用法的区别，却没有真正地掌握它们的原初用途。

J 同学说，他正是看了那篇文章，才学得了这个方法。这就有意思了，我分享了一个自己囫囵吞枣的知识，然后它被 J 同学吸收掌握，最后反馈回来解决了我的难题。

我真切地感受到了知识分享的魅力：知识在流动中获得生命，在碰撞中锃亮色泽。

同时，我也真切地明白了一个互助的学习团体的好处：利人者也利己，互助者共同进步。

3、动态执行代码的方法

新进群的 Q 同学，提供了一个不同的答案：

# Q 同学的解答
>>> list1 = ['A', 'B', 'C', 'D']
>>> for i in list1:
>>>     exec(f"{i} = []")
>>> A
[]

他的写法用到了 Python 3.6 才引入的 f-strings 特性，事实上，在较低版本中，也是可以实现的，只需要保证 exec() 方法接收的参数是包含了变量 i 的字符串即可，例如这样写：

# 以下代码可替换上例的第 4 行
exec(i + " = []")
# 或者：
exec("{} = []".format(i))
# 或者：
exec(' '.join([i, '= []']))

这几种写法的区别只是字符串拼接法的区别，关于如何拼接字符串，以及不同方法之间的区别，可参看《详解Python拼接字符串的七种方式》。

Q 同学这个答案的核心在于 exec() 方法，它是内置的，用途是执行储存在字符串或文件中的代码段。

它的基础用法如下：

>>> exec('x = 1 + 2')
>>> x
3

# 执行代码段
>>> s = """
>>> x = 10
>>> y = 20
>>> sum = x + y
>>> print(sum)
>>> """
>>> exec(s)
30

看完了 exec() 的用法，我们再回来看 Q 同学的答案。for-循环中取出来的 i 是字符串，而拼接后的字符串经过 exec() 的处理，就获得了动态编写代码的效果。

也就是说，因为字符串常量的内容被当做有效代码而执行了，其中的 'A'-'D' 元素，就取得了新的身份，变成了最终的 A-D 变量名。

这个方法看起来很简单啊，可是由于 exec() 方法太生僻了，直到 Q 同学提出，我们才醒悟过来。

注意：在 Python3 中，exec() 是个内置方法；而在 Python2 中，exec 是个语句（statement），另外有个 execfile() 方法，两者相合并，就成了 Python3 中的 exec() 方法。本文使用的是 Python3。

4、总结

抽象一下最初的问题，它实际问的是“如何将字符串内容作为其它对象的变量名”，更进一步地讲是——“如何将常量转化为变量 ”。

使用直接进行赋值的静态方法，行不通。

两位同学提出的方法都是间接的动态方法：一个是动态地进行变量赋值，通过修改命名空间而植入变量；一个是动态地执行代码，可以说是通过“走后门”的方式，安插了变量。

两种方法殊途同归，不管是白猫还是黑猫，它们都抓到了老鼠。

这两种方法已经给我们带来了很有价值的启发，同时，因为它们，群内小伙伴们更是发散地讨论一些相关联的话题，例如：S 同学提出了另一种修改命名空间中变量的写法、L 同学提到了 eval() 的意义、eval() 与 exec() 的区别、我查到了为什么要慎用 eval() 、C 与 H 同学提到了 eval() 的安全用法......

虽然，某些话题无法在群聊中充分展开，但是，这些话题知识的延展联系，大大地丰富了本文开头的问题，这一个微小的问题，牵连出来了两个大的知识体系。

最后，真得感谢群内的这些爱学习的优秀的同志们！除了文中提及的，还有一些同学也做了积极贡献，大家都很给力！

相关链接：

《Python 动态赋值的陷阱》

《详解Python拼接字符串的七种方式》

eval()、exec()及其相关函数：https://www.tuicool.com/wx/vEbeumE

Python进阶：如何将字符串常量转化为变量？