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()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。

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