Python进阶之路 3.6 使用exec和eval执行求值字符串

3.6 使用exec和eval执行求值字符串

使用过JavaScript语言的朋友应该对其中的eval函数印象深刻。没有接触过的朋友请看我详细的介绍。eval函数可以将一个字符串当做JavaScript代码执行，也就是说，可以动态执行JavaScript代码。其实Python语言也有类似的功能，这就是exec函数。

在终端中按照以下代码依次输入：

>>> exec('i = 20')
>>> exec('print(i)')
20
>>> print(i * i)
400

从上面代码可以看到，调用了两次exec函数，该函数的参数是字符串类型的值，在本例中是两句合法的Python语句。exec函数成功的执行了这两条语句，并输出了最终的结果。从这点可以看出，exec函数不仅可以执行Python代码，还可以共享上下文，而且通过exec函数执行Python代码，与直接通过Python解释器执行是完全一样的。上下文都是共享的，所以最后用print函数输出i * i 的结果是400。

不过在使用exec函数执行Python代码的时候需要注意，尽可能不要让用户可以在全局作用域下执行Python代码，否则可能会与命名空间冲突。

例如下面代码：

>>> from random import randint
>>> randint(1,20)
15
>>> exec('randint = 30')
>>> randint(1,20)
Traceback (most recent call lase):
  File "<stdin>",line 1,in <module>
TypeError:'int' object is not callable

在上面的代码中，导入了random模块中的randint函数，该函数用于返回一个随机整数。但在用exec函数执行的Python代码中，将randint函数作为一个变量赋值了，因此在后面的代码中就无法使用randint函数随机生成整数了。为了解决这个问题，可以为exec函数指定第2个参数值，用来表示防止exec函数执行的Python代码的作用域（字典）。

>>> from random import randint
>>> randint(1,20)
9
>>> scope == {}
>>> exec('randint = 30',scope)
>>> randint(1,20)
19
>>> scope.keys()
dict_keys(['_builtins_','randint'])

在上面代码中，为exec函数指定了第2个参数（一个字典类型的变量）。这时randint = 30 设置的randint变量实际上属于scope，而不是全局的，所以与randint函数并没有冲突。使用scope.keys函数查看scope中的key，会看到randint。

下面我们在讲exec函数中的第3个参数，用于为exec函数要指定的Python代码传递参数值。

>>> a = 20
>>> args = {'a':20,'b':30}
>>> scope = {}
>>> exec('print(a + b)',scope,args)
50

在上面的代码中，exec函数要执行的代码是print（a + b)，这的a和b是两个变量，不过这两个变量的定义代码并不是由exec函数执行的，而是在调用exec函数前通过args定义的，args是一个字典，其中有两个key：a和b，它们的值分别是20和30。exec会根据字典的key对应要执行代码中的同名变量，如果匹配，就会将字典中相应的值传入要执行的代码。

在Python语言中还有另外一个函数eval。这个函数余exec函数类似，只是eval是用于执行表达式的，并返回结果值。而exec函数并不会返回任何值，该函数只是执行Python代码。可以利用eval函数的特性实现一个可以计算表达式的计算器。另外，eval也可以像exec函数一样，指定scope和为要执行的代码传递参数值。

>>> eval('1 + 2 - 4')
-1
>>> eval('2 * (6 - 4)')
4
>>> scope={'x':20}
>>> args={'y':40}
>>> eval('x + y',scope,args)
60

[例 3.10] 本例将利用exec函数实现一个Python控制台。可以在控制台中输入任意多条Python语句，然后按Enter键执行前面输入的所有Python语句。

scope = {}
codes = ""                              #用于保存输入的所有代码
print(">>>",end=" ")                    #输出Python控制台提示符
while True:
    code = input("")                    #输入的代码
    if code == "":                      #如果输入的是空串，会执行以前输入的所有Python代码
        exec(codes,scope)               #执行以前输入的所有Python代码
        codes = ""                      #重置codes变量，以便重新输入Python代码
        print(">>>",end=" ")            #继续输出Python控制台提示符
        continue                        #忽略后面的代码
    codes += code + "\n"                #将输入的每一行代码首尾相连，中间换行

输出结果：

>>> a = 10
b = 20
c = 30
print(a * (b + c))

500
>>> 

这个Python控制台程序与执行Python命令进入的控制台程序类似，只是并不想Python命令进入的Python控制台一样输入一条语句就执行一条语句，而是输入完了，在一起执行。

回过头来我们解释一下什么是字典，字典是集合的一种，通过关键字(key)查找值（value），在Python语言中用一对花括号（{}）定义字典变量，key和value之间用冒号（:）分隔，多个key-value之间用逗号分隔。关于字典，以后会更加详细的介绍。