前言

本文主要介绍了 Python 中一对非常有意思的函数：eval() 和 exec()

这一对函数的作用大致相当，简单来说都可以执行字符串中的数学表达式且 exec() 函数的作用比 eval() 更大

1. eval()

1.1. 语法

eval() 函数用来执行一个字符串表达式，并返回表达式的值。即将字符串当成有效的表达式 来求值并返回计算结果。

eval(expression[, globals[, locals]])

• 参数含义
  • expression – 表达式
  • globals – 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 – 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
• 参数用法
  • 当后两个参数都为空时，就是一个 string 类型的算术表达式，计算出结果即可
    • 等价于 eval(expression)
  • 当 locals 参数为空，globals 参数不为空时，先查找 globals 参数中是否存在变量，并计算
  • 当两个参数都不为空时，先查找 locals 参数，再查找 globals 参数
• 返回值
  • 返回表达式计算结果

1.2. 命名空间与生命周期

1.2.1. 命名空间

• 定义
  • 名称到对象的映射
    • Python 通过命名空间来记录变量的轨迹
    • 命名空间是一个 dictionary，键是变量名，值是变量值
  • 各个命名空间是独立没有关系的，一个命名空间中不能有重名，但是不同的命名空间可以重名而没有任何影响
• 分类
  • Python 程序执行期间会有 2 个或 3 个活动的命名空间（函数调用时有3个，函数调用结束后2个）
  • 按照变量定义的位置，可以划分为以下 3 类：
    • Local：局部命名空间，每个函数所拥有的命名空间，记录了函数中定义的所有变量，包括函数的入参、内部定义的局部变量
    • Global：全局命名空间，每个模块加载执行时创建的，记录了模块中定义的变量，包括模块中定义的函数、类、其他导入的模块、模块级的变量与常量
    • Built-in：Python 自带的内建命名空间，任何模块均可以访问，放着内置的函数和异常

1.2.2. 生命周期

• 分类
  • Local：局部命名空间，在函数被调用时才被创建，但函数返回结果或抛出异常时被删除
    • 每一个递归函数都拥有自己的命名空间
  • Global：全局命名空间，在模块被加载时创建，通常一直保留直到 Python 解释器退出
  • Built-in：内建命名空间，在 Python 解释器启动时创建，一直保留直到解释器退出
• 顺序
  • 各命名空间创建顺序：Python 解释器启动 -> 创建内建命名空间 -> 加载模块 -> 创建全局命名空间 -> 函数被调用 -> 创建局部命名空间
  • 各命名空间销毁顺序：函数调用结束 -> 销毁函数对应的局部命名空间 -> Python 虚拟机（解释器）退出 -> 销毁全局命名空间 -> 销毁内建命名空间

1.3. 使用方法

#1.eval无参实现字符串转化
s = '1+2+3*5-2'
print(eval(s))  #16
 
#2.字符串中有变量也可以
x = 1
print(eval('x+2'))  #3
 
#3.字符串转字典
print(eval("{'name':'linux','age':18}"))
#输出结果：{'name':'linux','age':18}
 
#4.eval传递全局变量参数,注意字典里的:age中的age没有带引号，说明它是个变量，而不是字符串。
#这里两个参数都是全局的
print(eval("{'name':'linux','age':age}",{"age":1822}))
#输出结果：{'name': 'linux', 'age': 1822}
print(eval("{'name':'linux','age':age}",{"age":1822},{"age":1823}))
#输出结果：{'name': 'linux', 'age': 1823}
 
#eval传递本地变量，既有global和local时，变量值先从local中查找。
age=18
print(eval("{'name':'linux','age':age}",{"age":1822},locals()))
#输出结果：{'name': 'linux', 'age': 18}
print("-----------------")
 
print(eval("{'name':'linux','age':age}"))

2. exec()

2.1. 语法

exec 执行储存在字符串或文件中的 Python 语句，相比于 eval，exec 可以执行更复杂的 Python 代码

以用来动态执行字符串代码，在 for 循环里面能快速执行大量类似于 list1= 1，list2=2，list3=3... 这样的语句，使代码显得更加简洁

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

• 参数含义
  • object：必选参数，表示需要被指定的 Python 代码。它必须是字符串或 code 对象。
    • 如果 object 是一个字符串，该字符串会先被解析为一组 Python 语句，然后再执行（除非发生语法错误）
    • 如果 object 是一个 code 对象，那么它只是被简单的执行
  • globals：可选参数，表示全局命名空间（存放全局变量），如果被提供，则必须是一个字典对象
  • locals：可选参数，表示当前局部命名空间（存放局部变量），如果被提供，可以是任何映射对象。如果该参数被忽略，那么它将会取与 globals 相同的值
• 返回值
  • exec 返回值永远为 None

2.2. 用法

2.2.1. 动态执行简单的字符串代码

i = 12
j = 13
exec("answer=i*j")
print("Answer is %s"%answer)

这表明第三句的 exec() 函数能够正确地执行 Python 代码，并且能将计算结果赋予 answer 变量，就像真正的 Python 代码一样

2.2.2. 动态执行较复杂的代码

func = "def fact(n):\n\treturn 1 if n==1 else n*fact(n-1)"
exec(func)
a = fact(5)
print(a)

func 是字符串，它是一个递归地计算整数阶乘的函数。因为 exec() 仅支持 string 和 code object 参数，所以我们要将该递归函数转化成一个字符串，当然，格式还是要 Python 代码的格式来，注意换行和缩进

2.2.3. 执行文件中的 Python 代码

假设有 eg.txt 文件存储如下 Python 语句：

def fact(n):
    if n==1:
        return 1
    else:
        return n*fact(n-1)
t = fact(6)
print(t)

这是一个 txt 格式的 Python 代码，我们可以使用 exec() 语句运行它：

with open('eg.txt', 'r') as f:
    s = f.read()

exec(s)

在上述代码中，我们先读取 eg.txt 文件的内容，再转交 exec() 函数执行

2.2.4. 传参

除了能执行 string 和 code object 外，还可以在 exec() 函数中加入参数，参数的传递可以写成字典 (dict) 形式

x = 10

expr = """
z = 30
sum = x + y + z
print(sum)
"""

def func():
    y = 20
    exec(expr)
    exec(expr, {'x': 1, 'y': 2})
    exec(expr, {'x': 1, 'y': 2}, {'y': 3, 'z': 4})

func()

语句分析：

• 在 expr 语句中，有三个变量 $x,y,z$， 其中 $z$ 值已给定
  • 我们可以在 exec() 函数外指定 $x,y$ 的值
  • 也可以在 exec() 函数中以字典的形式指定 $x,y$ 的值
• 在最后的语句中，我们给出了 $x,y,z$ 的值，并且 $y$ 值重复，exec() 函数接收后面一个 $y$ 值，且 $z$ 值传递不起作用