Python将字符串常量转化为变量方法总结

引言：动态生成变量名的挑战

日前，Python技术交流社群中M同学提出一个颇具趣味性的问题。经过初步探讨，大家普遍认为该问题难以直接解决。

但我认为此问题具有研究价值，值得深入思考解决方案，因此将其记录在私密的知识社区中。

出乎意料的是，次日便有两位社群成员接连提供了可行的解决思路。

这一事件在群内引发了热烈的技术探讨与交流。

本文对相关内容进行了梳理，并由此延伸出更深入的学习话题，期望能为读者提供有益参考。

问题背景：从常量到变量的转化

1、如何动态生成变量名？

M同学的具体问题如下：

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?

简而言之，该问题的核心在于将字符串内容用作其他对象的变量名。

list中的元素为字符串，此处‘A'-‘D'属于常量，而目标结果中A-D需表现为变量。

若强行直接将常量当作变量使用，程序会抛出错误：

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

报错信息中的literal指代字面量，这是计算机科学中的常见概念，用于表示源代码中的固定值。例如整数、浮点数、字符串等基本类型均属于字面量。

字面量代表一个量的本身，可理解为一种原子性实体，因此无法对其进行赋值操作。

因此，提取出的字符串内容不能直接作为变量名，必须寻找其他途径。

初学者可能会尝试list[0] = []，但这不可行，因为并未生成名为A的变量。若尝试A = list[0]，接着A = []，同样行不通，因为这里的A是凭空定义的，而非从已有条件中动态生成的。

当时，群内仅有两三位同学参与讨论，我们未能找到解决办法。但我认为此题目颇具玩味价值。

若能解决此问题，意味着无需预先定义即可动态生成变量名，这不仅能减少命名负担，还能实现自动化编码！

可以设想未来，人工智能在编写代码时，若能根据已知条件动态生成变量名，编码过程将更加顺畅。（据悉，目前已有AI具备代码编写能力，不知其在变量命名时采用何种方法？）

解决方案一：修改全局命名空间

2、办法总是有的

近期，学习群中混入了一些广告发布者，为此我决定提高审核门槛，例如以群内问题作为考核标准。

出乎意料的是，首位被考核的Q同学几乎不假思索地提出了一个解决思路。巧合的是，几乎同时，群内J同学也给出了另一种解决方法（他未看到群内讨论，而是通过知识社区记录得知此问题）。

也就是说，前一晚看似无解的问题，在次日竟得到了两种不同的解决方案！

那么，他们的具体答案是什么呢？

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

该方法通过修改全局命名空间，巧妙地“定义”出新变量。globals()方法返回一个字典，字符串‘A'作为其中一个键值（key），而该键值恰好对应全局命名空间中的一个变量，从而实现了从常量到变量的转化。

在数据结构层面，空列表[]作为值（value）与字符串键值绑定；在应用层面，它作为变量内容与变量名绑定。

看到此回答时，我突然想起上个月转载过一篇《Python 动态赋值的陷阱》，讲述的正是动态变量赋值问题！我此前似乎只关注了globals()与locals()用法的区别，并未真正掌握它们的原始用途。

J同学表示，他正是通过阅读那篇文章习得此方法。这很有趣：我分享了一个自己一知半解的知识，随后被J同学吸收掌握，最终反馈回来解决了我的难题。

我深切感受到知识分享的魅力：知识在流动中获得生命，在碰撞中熠熠生辉。

同时，我也深刻体会到互助学习团体的益处：利人者利己，互助者共同进步。

解决方案二：动态执行代码

3、动态执行代码的方法

新加入群的Q同学提供了另一种答案：

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

他的写法利用了Python 3.6引入的f-strings特性。事实上，在较低版本中也可实现，只需确保exec()方法接收的参数是包含变量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, '= []']))

这几种写法的区别仅在于字符串拼接方式，关于如何拼接字符串以及不同方法间的区别，可参考《详解Python拼接字符串的七种方式》。

Q同学答案的核心在于exec()方法，它是Python内置函数，用于执行存储在字符串或文件中的代码段。

其基础用法如下：

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

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

了解exec()用法后，我们再回顾Q同学的答案。for循环中提取的i为字符串，拼接后的字符串经exec()处理，便获得了动态编写代码的效果。

也就是说，因字符串常量的内容被当作有效代码执行，其中的'A'-'D'元素便获得了新身份，转化为最终的A-D变量名。

该方法看似简单，但由于exec()方法较为生僻，直到Q同学提出，我们才恍然大悟。

注意：在Python3中，exec()是内置方法；而在Python2中，exec是语句（statement），另有execfile()方法，两者合并后形成Python3中的exec()。本文基于Python3编写。

总结与延伸讨论

4、总结

抽象最初的问题，其实际询问的是“如何将字符串内容作为其他对象的变量名”，更进一步讲是——“如何将常量转化为变量”。

使用直接赋值的静态方法行不通。

两位同学提出的方法均为间接动态方法：一是动态进行变量赋值，通过修改命名空间植入变量；二是动态执行代码，可谓通过“走后门”的方式安插变量。

两种方法殊途同归，无论白猫黑猫，只要抓到老鼠就是好猫。

这两种方法已带来极具价值的启发，并促使群内伙伴发散讨论相关话题，例如：S同学提出另一种修改命名空间中变量的写法、L同学提及eval()的意义、eval()与exec()的区别、我查阅了为何慎用eval()、C与H同学探讨了eval()的安全用法……

尽管某些话题无法在群聊中充分展开，但这些话题知识的延展联系，极大丰富了本文开头的问题。这一个微小问题，牵连出两个大的知识体系。

最后，真诚感谢群内这些爱学习的优秀同志们！除文中提及者外，还有其他同学做出积极贡献，大家表现都非常给力！