解析Python中的eval()、exec()及其相关函数

Python中有三个内置函数eval()、exec()和compile()来执行动态代码。这些函数能够从字符串参数中读取Python代码并在运行时执行该代码。但是，使用这些函数时必须小心，因为它们的不当使用可能会导致安全漏洞。

eval()

eval()函数可解析一个字符串表达式，并返回表达式的计算结果。该函数接受可选的globals和locals参数，用于指定在编译时使用的全局和局部命名空间。

>>> x = 5
>>> y = 10
>>> eval('x + y')
15

注意：

• eval()函数执行的代码是不受限制的，因此请勿使用它来解析未知来源的字符串。
• 可以通过在字符串开始处添加“-”符号，在eval()函数中执行负数计算。然而，该实现也可能会导致计划外的代码执行和安全漏洞。

exec()

exec()函数也可解析一个字符串表达式，但不返回任何值。该函数同样接受可选的globals和locals参数。

>>> program = 'print("Hello, World!")'
>>> exec(program)
Hello, World!

compile()

compile()是一个内置函数，将Python源代码编译为字节代码或AST对象，不会执行该代码。编译后的代码通过eval()或exec()函数执行。它的用法如下：

compile(source, filename, mode, flags=0, dont_inherit=False, optimize=-1)

该函数共有6个参数：

• source - 必需，要被编译的源代码字符串，或者以\n分割的代码行的元组、列表。还可以传入AST对象。
• filename - 必需，代码所在文件名称，如果代码不是从文件读取，则可以使用任何名称。
• mode - 必需，指定编译代码的种类。取值为exec表示代码将被编译为可执行的代码，取值为eval表示代码将被编译为一个单一的表达式，如果代码中包含换行，则会抛出语法错误，取值为singe表示代码预期来自单个交互输入，需要使用类似于REPL的方式来执行该代码。
• flags - 可选，可以用来声明变量全局命名空间和本地命名空间（与exec()中的globals和locals参数相同）。同时，还可以使用其他标志，例如与调试相关的标志。
• dont_inherit - 可选，默认值为False，指定在复制其父级的标志和作用域（模块或类）时是否跳过指定模块或类。当编写一系列嵌套的类或函数时，这个选项非常有用。
• optimize - 可选，默认值为-1，可以通过0、1或2来指定优化级别。优化等级越高，执行的代码速度越快，但是编译过程的时间也会更长。

>>> source = """
... def say_hello(name):
...     print("Hello, " + name + "!")
...
... say_hello("World")
... """
>>> code = compile(source, "<string>", "exec")
>>> exec(code)
Hello, World!

注意：

• 在使用compile()时，需要明确了解编译代码的风险。

示例说明

示例1：使用eval()执行简单的数学表达式

下面是如何使用eval()计算简单的数学表达式的示例：

calculation = input("Enter a calculation: ")
result = eval(calculation)
print("Result:", result)

运行该程序，会提示用户输入一个简单的数学表达式，例如：3 + 4 * 5，程序将计算结果并打印出来。

示例2：使用compile()和exec()编译和执行Python代码

下面是如何使用compile()和exec()编译和执行Python代码的示例：

code = """
def say_hello(name):
    print("Hello, " + name + "!")
"""

compiled_code = compile(code, "<string>", "exec")
exec(compiled_code)

say_hello("World")

运行该程序，将输出Hello, World!的结果。