Python：ast 库高级用法举例和应用详解

模块介绍

ast (Abstract Syntax Trees，即抽象语法树) 模块是 Python 标准库的一部分，无需额外安装，适用于所有 Python 3.x 版本。ast 模块提供了一个用来解析 Python 源码为抽象语法树并进行处理的方法，可以帮助开发者实现对 Python 代码进行静态分析、代码转换、代码优化等操作。

应用场景

ast 模块主要用于以下几类场景：

1. 代码分析和检查：用于静态分析 Python 代码，检查代码风格、代码复杂度、变量命名等。
2. 代码转换：将 Python 代码转换为抽象语法树进行修改，然后再转换回代码形式。
3. 安全评估：分析代码以发现潜在的安全漏洞。
4. 代码优化：通过修改抽象语法树来优化代码性能。

安装说明

ast 模块是 Python 的标准库之一，无需进行单独安装。只要安装了 Python 3.x 版本，就可以直接导入并使用。

用法举例

以下通过三个详细的示例展示如何使用 ast 模块进行不同类型的代码操作。

示例 1：解析代码并生成抽象语法树

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import ast

code = """
def hello_world():
    print("Hello, World!")
"""

# 将代码解析为抽象语法树
tree = ast.parse(code)

print(ast.dump(tree, indent=4))  # 打印出抽象语法树结构

这个例子展示了如何将一段 Python 代码解析为抽象语法树并打印其结构。ast.dump 方法可以帮助我们直观地理解代码的 AST 结构。

示例 2：遍历抽象语法树

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class FunctionNameVisitor(ast.NodeVisitor):
    def visit_FunctionDef(self, node):
        print('Function name:', node.name)
        self.generic_visit(node)

code = """
def foo():
    pass

def bar():
    pass
"""

tree = ast.parse(code)
visitor = FunctionNameVisitor()
visitor.visit(tree)

在这个例子中，我们创建了一个自定义的 NodeVisitor 类，用于遍历抽象语法树。该类专门处理函数定义节点，并打印出函数名字。

示例 3：修改并生成新的代码

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class RenameFunction(ast.NodeTransformer):
    def visit_FunctionDef(self, node):
        node.name = 'new_' + node.name
        return node

code = """
def foo():
    pass

def bar():
    pass
"""

tree = ast.parse(code)
transformer = RenameFunction()
new_tree = transformer.visit(tree)

new_code = ast.unparse(new_tree)  # Python 3.9+ 中的特性
print(new_code)

这例子展示了如何使用 NodeTransformer 类来修改抽象语法树，并为所有的函数添加一个新的前缀。最后，我们将修改后的 AST 重新转换回代码形式。

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