python中执行字符串形式的语句和字符串形式的表达式方法(即exec和eval方法)

Posted 2020-09-04

前阵子一直在思考一个问题，就是如何让用户在图形界面上输入的代码(输入的代码为字符串)，成为代码的一部分而运行起来，恰逢看python爬虫的视频教程的时候，看到了使用eval函数，之后查找到了该文章，解决了我思考的问题。  

@文章来源:https://my.oschina.net/duhaizhang/blog/66048

Python有时需要动态的创造Python代码，然后将其作为语句执行  或  作为表达式计算。

              exec用于执行存储在字符串中的Python代码。

             1、 语句与表达式的区别：表达式是 某事，语句是 做某事（即告诉计算机做什么）。

              比如2*2是4，而print 2*2是打印4。上述两句代码在交互式解释器中执行的结果是一样的，是因为解释器总是把所有表达式的值打印出来而已。而在程序中编写类似2*2这样的表达式并不会打印显示什么，编写print 2*2则会打印4。

              语句与表达式的区别在赋值时更明显，因为语句不是表达式，所以没有值。如在交互式解释器中输入 x=2则不会打印任何东西，立刻出现新的提示符。虽然什么也没显现，但是有些东西已经发生变化如x的值现在变为3.这也是语句特性的一般定义：它们改变了事物。比如，赋值语句改变了变量，print语句改变了屏幕显示的内容。

             2、 命名空间（作用域） 全局变量和局部变量

             除了全局作用域外，每个函数会都会创建一个新的作用域。变量分为全局变量和局部变量，函数内的变量称为局部变量只在局部命名空间中起作用。

            在函数内部读取全局变量一般来说不是问题，直接访问即可。但是，如果局部变量名或者参数的名字与全局变量名相同的话，就不能直接访问了，因为全局变量被局部变量给屏蔽了。如果确实需要的话，可以使用globals函数获取被屏蔽的全局变量值。（globals返回全局变量的字典，locals返回局部变量的值）。例如：有一个名为parameter的全局变量，那么在combine（parameter）函数内部访问全局变量时，因为与参数重名，必须使用globals()[‘parameter‘]获取。代码如下：

 

def combine(parameter):
    print parameter+globals()[‘parameter‘]

#函数调用
parameter="hello"
combine("berry")

 

           上面讲的是再函数内部读取全局变量的方法，不包括修改。如果要在函数内部修改全局变量，需要告知修改的值是全局变量，因为在函数内部将值赋予一个变量那么变量自动成为局部变量。通过global关键字来告诉Python函数内一个需要修改的变量是一个全局变量。代码如下：

 

 

x=1
def change_global(n):
    global x
    x=x+1

 

              3、执行字符串的语句  exec

               如输入exec "print  ‘hello‘"会打印出hello。（注意：Python 3.0中，exec是一个函数不是一个语句了，因此使用exec(‘字符串语句‘)的方式来调用）。exec执行字符串语句存在安全风险，因为exec可能会干扰命名空间，即改变不应该变的变量。例如：

                   从上面的例子可以看出，exec干扰了命名空间，改变了sqrt的值，使其不是一个函数而变成1了。由此可见，如果对exec不加限制就会存在安全风险。下面是改进措施。

               措施：通过增加 in <scope>来实现，其中的<scope>是一个字典，该字典起到放置代码字符串命名空间的作用。这样exec执行的代码只会在<scope>代表的命名空间中起作用。如：

                 从上面代码中可以看到，exec语句在scope命名空间中执行，不会影响到现在命名空间的sqrt。scope虽然充当命名空间的作用，但实质仍是一个字典，所以如果想知道scope命名空间中有多少变量时，可通过len(scope)获得，可通过scope.key()获得scope命名空间的所有变量。

                4、eval 会计算字符串形式的Python表达式，并返回结果的值。

               exec语句不会返回任何对象。而eval会返回表达式的值。下面的代码可以创建一个Python计算器：

 

#Python计算器
print eval(raw_input("Please input an arithmetic expression:"))

 

           上面代码解释，上面代码中eval内部现在还不是字符串，首先执行raw_input()函数，raw_input()返回你输入的求值字符串，现在eval函数内部就是求值字符串了，就可以用eval进行字符串的求值了。如输入：4*5+6，那么raw_input就会返回“4*5+6”，eval求值后为26.

 

        要注意上面代码与下面代码的区别：

 

print eval(‘raw_input("Please input an arithmetic expression:")‘)

 

在这个代码中，与Python计算器代码不同的是，eval函数内直接就是字符串，那么直接对字符串求值，但是字符串中是raw_input表达式，raw_input表达式将用户的输入转换为字符串，所以如果输入4+5的话会返回"4+5"。注意：raw_input(‘xxxxx‘)是一个表达式，表达式的值就是用户输入。  可能疑惑的是代码：exec(‘raw_input("Please input an arithmetic expression:")‘)不会报错，因为ecec也可以用于表达式，只是什么效果也没达到而已（既不返回值，也没干事情）。

         跟exec一样，eval也可以使用命名空间。因为尽管表达式一般不会给变量重新赋值，但是表达式可以通过调用函数来达到给全局变量赋值的目的。例如执行下面代码后，全局变量x的值会被重新赋值为2：

 

x=1
def inc_x():
    global x
    x=x+1
eval("inc_x()")
print x

 

       从上面的代码可以看出eval函数也是不安全的，必须使用命名空间。事实上，可以为eval提供两个命名空间，一个是全局的，另一个是局部的。全局的必须是字典，局部的可以是任何形式的映射。

 

exec和eval的命名空间使用代码（命名空间可以不是空的字典，可以提前为命名空间提供一些值）：

 

scope={}
scope[‘x‘]=1
scope[‘y‘]=2
print eval(‘x+y‘,scope)

 

scope={}
exec "x=2" in scope
eval("x*x",scope)