Python exec eval

exec函数

• exec() 函数用于 Python 程序的动态执行，可以是字符串，也可以是目标代码。
• 如果它是一个字符串，则该字符串被解析为一组 Python 语句，然后执行这些语句， 除非出现语法错误
• 如果它是一个目标代码，则简单地执行它，如使用compile语句进行编译的语句。
• 无返回值。

exec函数语法

exec(object[, globals[, locals]])

object：如前所述，这可以是字符串或对象代码
globals：可以是字典，参数可选
locals：这可以是一个映射对象，也是可选的

exec函数举例

code_str = """
print("Hello, world")
"""
code_obj = compile(code_str, '<string>', 'exec')
print(code_obj)
print(exec(code_obj))	# 执行对象代码，无返回值
print("*"*20)			# 执行

print(exec("a=5+8"))	# 执行字符串，无返回值
print(a)

result:
<code object <module> at 0x000002367D9C4930, file "<string>", line 2>
Hello, world
None
********************
None
13

exec支持的函数

• 在 exec()函数中使用任何方法之前，必须明确当前条件下，exec()支持的所有函数，否则就会报错。

# math functions
from math import *
exec("print(dir())")

result:
['June', '__builtins__', '__doc__', '__file__', '__loader__', 
'__name__', '__package__', '__spec__', 'a', 'acos', 'acosh',
 'asin', 'asinh', 'atan', 'atan2', 'atanh', 'b', 'ceil', 
 'copysign', 'cos', 'cosh', 'degrees', 'e', 'erf', 'erfc', 
 'exp', 'expm1', 'fabs', 'factorial', 'floor', 'fmod', 'frexp',
 'fsum', 'gamma', 'gcd', 'hypot', 'inf', 'isclose', 'isfinite', 
 'isinf', 'isnan', 'ldexp', 'lgamma', 'log', 'log10', 'log1p', 
 'log2', 'modf', 'nan', 'pi', 'pow', 'radians', 'remainder', 
 's', 'sin', 'sinh', 'sqrt', 'sys', 'tan', 'tanh', 'tau', 'trunc']

globals参数和locals参数

• globals参数是字典类型的。
• locals参数是映射对象，比如可以是字典，集合等。
  先来看个例子。

# dir()函数不带参数时，返回当前范围内的变量、方法和定义的类型列表。
# 在第一个print(dir())语句，可以看到当前范围内并无max这个变量，而在第二个print(dir())语句，多了max这个变量，且其为int类型。
list1 = [1, 2, 3, 4, 8]
print(max(list1))
print(dir())
print(max)
max = 2
print(type(max), max)
print(dir())

result:
8
['__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'list1']
<built-in function max>
<class 'int'> 2
['__annotations__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'list1', 'max']

那么后面如果再调用max函数的话，就会报错，因为在当前范围之内，max已经不是个函数了，它是个变量。

list1 = [1, 2, 3, 4, 8]
print(max(list1))
max = 2
exec("c = max(list1)")

result:
TypeError: 'int' object is not callable

那么就没办法使用max函数了吗？答案是否定的，max函数是内置函数，它并不在当前的范围中。
在下例中，我们使用了globals参数，未使用locals，那么exec执行的范围会被现定于s_globals的。
如果同时指定了locals，那么exec的执行范围会从locals先开始，然后到globals。

# 在s_globals中，存在max函数，那么会执行，同时，在执行完c = max(list1)之后，c也被加入到s_globals之中。而外界是无法访问c的，因为c不在外界的范围。
list1 = [1, 2, 3, 4, 8]
print("max of list1 is:", max(list1))
max = 2
s_globals = {"list1": [1, 2, 3, 4, 8]}
exec("c = max(list1)", s_globals)
print(s_globals["c"])		
print(c)

result:
max of list1 is: 8
8
NameError: name 'c' is not defined

再看一个例子

# 优先使用s_locals空间的值，而s_locals中只有a，那么b就从s_globals 中找。
# c的结果存于s_locals空间。
a = 1
b = 2
s_globals = {"a": 100, "b": 200}
s_locals = {"a": 20}
exec("c=a+b", s_globals, s_locals)
print("*"*20)
print(s_locals["c"])
print("-"*20)
print(s_globals["c"])

result:
********************
220
--------------------
    print(s_globals["c"])
KeyError: 'c'

eval()函数

• 将字符串str当成有效的表达式来求值并返回计算结果。
• 其它同exec。

a = "max"
b = eval(a + "(1,2,3,10,7)")
print(b)

result:
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exec与eval函数的区别

• eval()函数只能计算单个表达式的值，而exec()函数可以动态运行代码段。
• eval()函数可以有返回值，而exec()函数返回值永远为None。

# eval中无法执行赋值语句。
a = 5
exec("b=3")
print("exec func", b)
eval("c = 5")

result:
exec func 3
c = 5
      ^
SyntaxError: invalid syntax

"""
# eval无法执行这么复杂的代码。
data.txt中的内容如下：
def fact(n):
    if n==1:
        return 1
    else:
        return n*fact(n-1)
t = fact(6)
print(t)
"""
with open("data.txt", "r") as fp:
    msg = fp.read()
    exec(msg)

使用注意事项

避免使用eval函数。
主要出于安全考虑，对于不可信的数据源，eval 函数很可能会招来代码注入的问题。

# 例如如下代码是暴露当前目录。隐私遭到了暴露。
eval("__import__('os').system('whoami')")

result:
job\day10

耗费电脑资源
eval("2 ** 888888888", {"__builtins__":None}, {})

这还是轻微的，如果恶意破坏，可以更改你的文件目录，破坏你的文件内容。
那么如何去避免呢？

避免方法

指定 globals 为 {‘builtins’: None}

• 指定 globals 为 {‘builtins’: None}，默认的__builtins__包含很多内容，如果将其映射为None，则不会使用默认__builtins__的内容。
• 只能避免一小部分。

将它__builtins__映射成 None，就意味着限定了 eval 可用的内置命名空间为 None，从而限制了表达式调用内置模块或属性的能力。
s_globals = {'__builtins__': None}
eval("__import__('os').system('whoami')", s_globals)

result:
   eval("__import__('os').system('whoami')", s_globals)
  File "<string>", line 1, in <module>
TypeError: 'NoneType' object is not subscriptable