Python eval() 执行字符串表达式

说明

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Python 的内置函数 eval() 将会执行执行一个以字符串为形式的 Python 表达式。他非常强大，同时也非常危险，所以我们在使用时要格外小心。

快速使用

以下是一些简单的使用案例：

eval('1+2')
# 3

a = 2
eval('a*4')
# 8

eval('[*"123"]')
# ['1', '2', '3']

eval('{"a":1}')
# {'a': 1}

eval('{"b": c}', {'c':10})
# {'b': 10}

eval('[i for i in range(2)]')
# [0, 1]

语法功能

eval() 的语法是：

eval(source, globals=None, locals=None, /)

在全局 globals() 和局部 locals() 命名空间的上下文中计算执行给定的 source 字符串表达式。

source 可以是表示Python表达式的字符串，也可以是 compile() 返回的代码对象。
全局变量 globals 必须是字典，局部变量 locals 可以是任何映射类型，默认为当前全局变量和局部变量。
如果只提供 globals，则 locals 默认也是它。

即：

expression ：类型可以是 str、bytes、CodeType，要执行表达式或者代码。
globals ：（可选参数)变量作用域，全局命名空间，如果被提供，则必须是一个字典对象。
locals ： (可选参数)变量作用域，局部命名空间，如果被提供，可以是任何映射对象。

功能细节

表达式解析参数 expression 并作为 Python 表达式进行求值（从技术上说是一个条件列表），采用 globals 和 locals 字典作为全局和局部命名空间。如果存在 globals 字典，并且不包含 __builtins__ 键的值，则在解析 expression 之前会插入以该字符串为键以对内置模块 builtins 的字典的引用为值的项。这样就可以在将 globals 传给 eval() 之前通过向其传入你自己的 __builtins__ 字典来控制可供被执行代码可以使用哪些内置模块。如果 locals 字典被省略则它默认为 globals 字典。如果两个字典都被省略，则将使用调用 eval() 的环境中的 globals 和 locals 来执行该表达式。注意，eval() 无法访问闭包环境中的嵌套作用域 (非局部变量)。

返回值就是表达式的求值结果。语法错误将作为异常被报告。

该函数还可用于执行任意代码对象（比如由 compile() 创建的对象）。这时传入的是代码对象，而非一个字符串了。如果代码对象已用参数为 mode 的 'exec' 进行了编译，那么 eval() 的返回值将为 None。

提示： exec() 函数支持语句的动态执行。 globals() 和 locals() 函数分别返回当前的全局和本地字典，可供传给 eval() 或 exec() 使用。

如果给出的源数据是个字符串，那么其前后的空格和制表符将被剔除。

另外可以参阅 ast.literal_eval()，该函数可以安全执行仅包含文字的表达式字符串。

引发一个审计事件 exec 附带参数 code_object。

使用风险

考虑使用 UNIX 系统（Mac OS，Linux等）的情况，然后导入 OS 模块。操作系统模块提供了一种可移植的方式来使用操作系统功能，如读取或写入文件。
如果允许用户使用 eval(input()) 输入一个值，则用户可以使用命令：os 发出命令来更改文件，甚至删除所有文件：os.system('rm -rf *')。警告：千万别试啊！

eval 虽然方便，但是要注意安全性，可以将字符串转成表达式并执行，就可以利用执行系统命令，删除文件等操作。比如用户恶意输入就会获得当前目录文件。

我们可以适当限制命名空间：

from math import *
eval('dir()')
# 所有 math 的命名空间

eval('dir()', {})
# ['__builtins__']

eval('dir()', {'sqrt': sqrt, 'pow': pow})
# ['__builtins__', 'pow', 'sqrt']

# 禁止内置命名空间，内置函数等
eval('dir()', {'__builtins__': None})
# TypeError: 'NoneType' object is not subscriptable

注意：有时，eval() 即使名称有限也不安全。当一个对象及其方法可以访问时，几乎任何事情都可以完成。唯一安全的方法是验证用户输入。

ast.literal_eval

在 Python 中，eval() 函数可以将字符串作为代码执行。但是，使用 eval() 函数时需要非常小心，因为它可以执行任何代码，包括恶意代码。为了确保安全，可以使用 ast.literal_eval() 函数来代替 eval() 函数。ast.literal_eval() 函数只能评估一些基本的 Python 表达式，例如字符串、数字、元组、列表、字典和布尔值，因此它比 eval() 函数更安全。

ast.literal_eval(node_or_string) 计算表达式节点或仅包含Python表达式的字符串。提供的字符串或节点只能由以下Python文本结构组成：字符串、字节、数字、元组、列表、dicts、set、boolean 和 None。

注意：复杂的表达式可能会使 C 堆栈溢出并导致崩溃。

其他

pandas 也提供了全局（pd.eval）和 DataFrame（df.eval）命名空间下的 eval() 函数和方法，详见 pandas eval()。

参考

https://docs.python.org/zh-cn/3/library/functions.html#eval
https://www.programiz.com/python-programming/methods/built-in/eval