Python 将字符串转换为代码的函数（eval和exec）详解

在Python中，有两个内置函数，可以把一堆字符串类型的代码，转换为Python解释器能够执行的代码。这两个函数就是：eval()和exec()。

它们的作用与区别如下：

• eval()函数：将字符串转换为Python表达式并计算返回结果。也就是说，它一般用于计算并返回单个表达式的值，并返回执行结果。
• exec()函数：用于动态执行Python代码。也就是说，它可以执行任何字符串类型的Python代码，但是没有返回值。

下面分别详细介绍这两个函数的使用方法。

Python eval()函数

eval()函数的语法如下：

eval(expression, globals=None, locals=None)

其中，expression表示要被计算的Python表达式，可以是字符串、字节码对象或代码对象；globals和locals是可选参数，分别表示全局命名空间和局部命名空间，这两个参数的作用我们会在后文详细说明。默认情况下，eval()在当前环境中计算表达式。

下面是一个简单的例子：

x = 1
y = 2
result = eval('x + y')
print(result) # 输出3

在这个例子中，eval()函数将字符串'x + y'转换为表达式x + y，并计算它的值。由于x = 1，y = 2，所以x + y的结果为3，因此最终输出结果为3。

注意，eval()函数具有潜在的危险性，因为它可以执行任意的Python代码，如果不注意安全性，可能会被滥用。

Python exec()函数

exec()函数的语法如下：

exec(object, globals=None, locals=None)

其中，object表示要被执行的Python代码，可以是字符串、字节码对象或代码对象；globals和locals同样是可选参数，分别表示全局命名空间和局部命名空间。默认情况下，exec()在当前环境中执行代码。

下面是一个简单的例子：

x = 1
y = 2
code = """
z = x + y
print(z)
"""
exec(code)

在上面的例子中，我们首先定义了变量x和y，然后定义了一个字符串code，它包含了要执行的Python代码。最后，我们使用exec()函数执行了这段代码，并输出了变量z的值。

运行结果为：

3

需要注意的是，exec()函数同样具有潜在的危险性，因为它可以执行任意的Python代码，如果不注意安全性，可能会被滥用。因此，在使用eval()和exec()函数时，需要格外谨慎，避免执行未经验证的代码。

关于globals和locals可选参数

eval()和exec()函数都有相同的globals和locals可选参数，它们的作用也是相同的。接下来我们将详细讲解这两个参数的作用。
globals和locals的作用如下：

• globals（可选）：表示全局变量的字典。如果提供了此参数，将使用该字典作为全局命名空间。如果没有提供，则使用当前调用者的全局命名空间。
• locals（可选）：表示本地变量的字典。如果提供了此参数，将使用该字典作为本地命名空间。如果没有提供，则使用当前调用者的本地命名空间。如果该参数被忽略，那么它将会取与globals相同的值。
• 如果globals与locals都被忽略，那么它们将取eval()函数被调用环境下的全局命名空间和本地命名空间。

当globals 和 locals 参数被省略时，eval() 函数和 exec() 函数将使用当前调用者的全局和局部命名空间。

当globals 和 locals 参数被指定时，它们提供了一个更丰富和灵活的执行环境，允许在不同的命名空间中执行字符串代码。这可以用于许多目的，例如：

1. 在 globals 中定义一些常量，以便在表达式中使用。
2. 在 locals 中定义一些局部变量，以便在表达式中使用。
3. 指定 globals 和 locals 来避免在表达式中使用未定义的变量或函数。

下面我们以eval() 方法为例，演示如何使用 globals 和 locals 参数来执行一个简单的字符串表达式：

# 定义变量
x = 10
y = 5

# 定义全局命名空间和本地命名空间
my_globals = {'x': x, 'y': y, 'z': 3}
my_locals = {'a': 1, 'b': 2}

# 在指定的全局和局部命名空间中执行表达式
result = eval('x + y + z', my_globals, my_locals)

print(result)  # 输出 18

在这个例子中，我们定义了两个变量 x 和 y，并将它们作为全局命名空间传递给 eval() 函数。

我们还定义了一个名为 z 的变量，它只存在于 globals 中，而不在当前命名空间中。我们在本地命名空间中定义了两个变量 a 和 b，它们也可以在表达式中使用。最后，我们执行了一个简单的字符串表达式 x + y + z，并将结果存储在 result 中，最后输出结果为 18。

eval() 和 exec() 函数的应用场景

在使用 Python 开发服务端程序时，这两个函数应用得非常广泛。例如，客户端向服务端发送一段字符串代码，服务端无需关心具体的内容，直接通过 eval() 或 exec() 来执行，这样的设计会使服务端与客户端的耦合度更低，系统更易扩展。

需要注意的是，在使用 eval() 或是 exec() 来处理请求代码时，函数 eval() 和 exec() 常常会被黑客利用，成为可以执行系统级命令的入口点，进而来攻击网站。解决方法是：通过设置其命名空间里的可执行函数，来限制 eval() 和 exec() 的执行范围。