Python: 猴子修补一个函数的源代码

Question

函数源码可以加前缀和后缀吗？

我了解装饰器但不想使用它们（下面的最小示例没有说明原因，但我有我的理由）。

def f():
    print('world')
g = patched(f,prefix='print("Hello, ");',suffix='print("!");')
g() # Hello, world!

这是我目前的情况：

import inspect
import ast
import copy
def patched(f,prefix,suffix):
    source = inspect.getsource(f)
    tree = ast.parse(source)
    new_body = [
        ast.parse(prefix).body[0],
        *tree.body[0].body,
        ast.parse(suffix).body[0]
    ]
    tree.body[0].body = new_body
    g = copy.deepcopy(f)
    g.__code__ = compile(tree,g.__code__.co_filename,'exec')
    return g

不幸的是，如果我使用它然后像上面那样调用 g()，什么也不会发生； world 和 Hello, world! 均未打印。

Answer 1

以下是可以完成的粗略版本：

import inspect
import ast
import copy
def patched(f,prefix,suffix):
    source = inspect.getsource(f)
    tree = ast.parse(source)
    new_body = [
        ast.parse(prefix).body[0],
        *tree.body[0].body,
        ast.parse(suffix).body[0]
    ]
    tree.body[0].body = new_body
    code = compile(tree,filename=f.__code__.co_filename,mode='exec')
    namespace = {}
    exec(code,namespace)
    g = namespace[f.__name__]
    return g

def temp():
    pass
def f():
    print('world',end='')
g = patched(f,prefix='print("Hello, ",end="")',suffix='print("!",end="")')
g() # Hello, world!

compile的调用编译了整个模块（用tree表示）。然后这个模块在一个空的命名空间中执行，最终从中提取所需的功能。（警告：如果 f 使用这些名称空间，则需要用 f 来自的一些全局变量填充。）

经过更多的工作，这里是一个真实的例子，说明可以用它做什么。它使用了上述原理的一些扩展版本：

import numpy as np
from playground import graphexecute
@graphexecute(verbose=True)
def my_algorithm(x,y,z):
    def SumFirstArguments(x,y)->sumxy:
        sumxy = x+y
    def SinOfThird(z)->sinz:
        sinz = np.sin(z)
    def FinalProduct(sumxy,sinz)->prod:
        prod = sumxy*sinz
    def Return(prod):
        return prod
print(my_algorithm(x=1,y=2,z=3)) 
#OUTPUT:
#>>Executing part SumFirstArguments
#>>Executing part SinOfThird
#>>Executing part FinalProduct
#>>Executing part Return
#>>0.4233600241796016

关键是，如果我重新调整 my_algorithm 的部分，我会得到完全相同的输出，例如：

@graphexecute(verbose=True)
def my_algorithm2(x,y,z):
    def FinalProduct(sumxy,sinz)->prod:
        prod = sumxy*sinz
    def SumFirstArguments(x,y)->sumxy:
        sumxy = x+y
    def SinOfThird(z)->sinz:
        sinz = np.sin(z)
    def Return(prod):
        return prod
print(my_algorithm2(x=1,y=2,z=3)) 
#OUTPUT:
#>>Executing part SumFirstArguments
#>>Executing part SinOfThird
#>>Executing part FinalProduct
#>>Executing part Return
#>>0.4233600241796016

这通过 (1) 获取 my_algorithm 的源并将其转换为 ast (2) 将 my_algorithm 中定义的每个函数（例如 SumFirstArguments）修补到 return 局部变量来实现(3) 根据输入和输出（由类型提示定义）决定 my_algorithm 的部分应该执行的顺序。此外，我还没有实现的一种可能性是并行执行独立的部分（例如 SumFirstArguments 和 SinOfThird）。如果你想要 graphexecute 的源代码，请告诉我，我没有把它包含在这里，因为它包含很多与这个问题无关的东西。

Answer 2

对于你的问题，你不需要重新编译你的函数。只需定义一个函数列表，检查参数和 return 变量名：

def FinalProduct(sumxy, sinz) -> "prod":
    return sumxy * sinz

def SumFirstArguments(x, y) -> "sumxy":
    return x + y

def SinOfThird(z) -> "sinz":
    return np.sin(z)

def execute(funcs, **args):
    result = None
    while funcs:
        func = funcs.pop(0)
        try:
            kw = {a: args[a]
                for a in func.__code__.co_varnames[:func.__code__.co_argcount]
            }
        except KeyError:
            # not all arguments found
            funcs.append(func)
        else:
            print(func,kw)
            result = func(**kw)
            args[func.__annotations__['return']] = result
    return result

print(execute([FinalProduct, SumFirstArguments, SinOfThird], x=1,y=2,z=3))

Python: 猴子修补一个函数的源代码

Python: monkey patch a function's source code

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