我一直在研究 Python 代码的动态评估,遇到了eval()andcompile()函数和exec语句。
eval()
compile()
exec
有人可以解释 和 之间的区别eval,exec以及不同的适应模式如何compile()吗?
eval
基本上,eval用于 评估 单个动态生成的 Python 表达式,并且exec仅用于 执行 动态生成的 Python 代码,因为它的副作用。
eval并exec有这两个区别:
try: except:
class
def
Python 中的表达式是您在变量赋值中可以拥有的任何值:
a_variable = (anything you can put within these parentheses is an expression)
None
在 1.0 - 2.7 版本中,exec是一个声明,因为 CPython 需要为函数生成一种不同类型的代码对象,用于函数exec内部的副作用。
在 Python 3 中,exec是一个函数;它的使用对使用它的函数的编译字节码没有影响。
因此基本上:
>>> a = 5 >>> eval('37 + a') # it is an expression 42 >>> exec('37 + a') # it is an expression statement; value is ignored (None is returned) >>> exec('a = 47') # modify a global variable as a side effect >>> a 47 >>> eval('a = 47') # you cannot evaluate a statement Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "<string>", line 1 a = 47 ^ SyntaxError: invalid syntax
compilein模式将'exec'任意数量的语句编译为隐式始终返回的字节码None,而在'eval'模式下,它将 单个 表达式编译为 返回 该表达式值的字节码。
compile
'exec'
'eval'
>>> eval(compile('42', '<string>', 'exec')) # code returns None >>> eval(compile('42', '<string>', 'eval')) # code returns 42 42 >>> exec(compile('42', '<string>', 'eval')) # code returns 42, >>> # but ignored by exec
在'eval'模式中(eval如果传入字符串,则使用函数),compile如果源代码包含语句或超出单个表达式的任何其他内容,则会引发异常:
>>> compile('for i in range(3): print(i)', '<string>', 'eval') Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "<string>", line 1 for i in range(3): print(i) ^ SyntaxError: invalid syntax
实际上,语句 “eval 只接受一个表达式” 仅适用于将字符串(包含 Python 源代码 )传递给eval. 然后它在内部被编译成字节码,compile(source, '<string>', 'eval')这才是真正的区别所在。
compile(source, '<string>', 'eval')
如果一个code对象(包含 Python 字节码 )被传递给execor eval, 它们的行为是相同exec的,除了忽略返回值的事实,仍然None总是返回。因此,如果您只是将其转换为字节码而不是将其作为字符串传递,则可以使用它eval来执行具有语句的内容:compile
code
>>> eval(compile('if 1: print("Hello")', '<string>', 'exec')) Hello >>>
即使编译的代码包含语句,也可以正常工作。它仍然返回None,因为那是从返回的代码对象的返回值compile。
>>> compile('for i in range(3): print(i)', '<string>'. 'eval') Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "<string>", line 1 for i in range(3): print(i) ^ SyntaxError: invalid syntax
该exec函数(在 Python 2 中是一个语句)用于执行动态创建的语句或程序:
>>> program = ''' for i in range(3): print("Python is cool") ''' >>> exec(program) Python is cool Python is cool Python is cool >>>
该eval函数对单个表达式执行相同的操作, 并 返回表达式的值:
>>> a = 2 >>> my_calculation = '42 * a' >>> result = eval(my_calculation) >>> result 84
exec并且eval都接受程序/表达式作为包含源代码str的 对象unicode或bytes作为包含 Python 字节码的对象运行。 code
str
unicode
bytes
如果将包含源代码的str//传递给unicode,则其行为等同于:bytes``exec
bytes``exec
exec(compile(source, '<string>', 'exec'))
和eval类似的行为等同于:
eval(compile(source, '<string>', 'eval'))
由于 Python 中的所有表达式都可以用作语句(在 Python抽象语法Expr中称为节点;反之则不然),如果不需要返回值,则始终可以使用。也就是说,你可以使用or ,不同之处在于返回 的返回值,并丢弃它:exec``eval('my_func(42)')``exec('my_func(42)')``eval``my_func``exec
Expr
exec``eval('my_func(42)')``exec('my_func(42)')``eval``my_func``exec
>>> def my_func(arg): ... print("Called with %d" % arg) ... return arg * 2 ... >>> exec('my_func(42)') Called with 42 >>> eval('my_func(42)') Called with 42 84 >>>
在 2 个中,仅exec接受包含语句的源代码,例如def, for, while, import, or class, 赋值语句 (aka a = 42) 或整个程序:
for
while
import
a = 42
>>> exec('for i in range(3): print(i)') 0 1 2 >>> eval('for i in range(3): print(i)') Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "<string>", line 1 for i in range(3): print(i) ^ SyntaxError: invalid syntax
两者exec和eval接受 2 个额外的位置参数 -globals和locals- 这是代码看到的全局和局部变量范围。这些默认为globals()andlocals()在调用execor的范围内eval,但是任何字典都可以用于globals和任何mappingfor locals(dict当然包括)。这些不仅可以用于限制/修改代码看到的变量,还可以用于捕获execute 代码创建的变量:
globals
locals
globals()
locals()
mapping
dict
>>> g = dict() >>> l = dict() >>> exec('global a; a, b = 123, 42', g, l) >>> g['a'] 123 >>> l {'b': 42}
(如果显示整个 的值g,它会更长,因为如果缺少内置模块,它会自动添加exec到全局变量中)。eval``__builtins__
g
eval``__builtins__
在 Python 2 中,该exec语句的官方语法实际上是exec code in globals, locals,如
exec code in globals, locals
>>> exec 'global a; a, b = 123, 42' in g, l
然而,替代语法exec(code, globals, locals)也一直被接受(见下文)。
exec(code, globals, locals)
compile(source, filename, mode, flags=0, dont_inherit=False, optimize=-1)内置可用于加速相同代码的重复调用,或者exec通过预先eval将源编译到对象中。code该mode参数控制函数接受的代码片段compile类型和它产生的字节码类型。选择是'eval'和'exec':'single'
compile(source, filename, mode, flags=0, dont_inherit=False, optimize=-1)
mode
'single'
'eval'mode 需要一个表达式,并将生成字节码,运行时将返回该 表达式 的值:
>>> dis.dis(compile('a + b', '<string>', 'eval'))
1 0 LOAD_NAME 0 (a) 3 LOAD_NAME 1 (b) 6 BINARY_ADD 7 RETURN_VALUE
'exec'接受从单个表达式到整个代码模块的任何类型的 python 构造,并像模块顶级语句一样执行它们。代码对象返回None:
>>> dis.dis(compile('a + b', '<string>', 'exec'))
1 0 LOAD_NAME 0 (a) 3 LOAD_NAME 1 (b) 6 BINARY_ADD 7 POP_TOP <- discard result 8 LOAD_CONST 0 (None) <- load None on stack 11 RETURN_VALUE <- return top of stack
'single'是一种有限形式,'exec'它接受包含 单个 语句(或由 分隔的多个语句;)的源代码,如果最后一个语句是表达式语句,则生成的字节码也会 将该表达式的值 _打印repr_到标准输出(!) 。
;
repr
一个if--链elif、一个带有、 和它的、和块else的循环被认为是一个单独的语句。else``try``except``else``finally
if
elif
else
else``try``except``else``finally
'single'包含2 个 顶级语句的源代码片段对于. 只有第一个被编译;其余的被忽略:
在 Python 2.7.8 中:
>>> exec(compile('a = 5\na = 6', '<string>', 'single')) >>> a 5
在 Python 3.4.2 中:
>>> exec(compile('a = 5\na = 6', '<string>', 'single')) Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "<string>", line 1 a = 5 ^ SyntaxError: multiple statements found while compiling a single statement
这对于制作交互式 Python shell 非常有用。但是,即使您得到了结果代码,也 不会返回 表达式的值。eval
因此,最大的区别实际上来自功能exec及其模式。eval``compile
eval``compile
除了将源代码编译成字节码外,还compile支持将 抽象语法树 (Python代码的解析树)编译成code对象;并将源代码转换为抽象语法树(ast.parse用 Python 编写,只需调用compile(source, filename, mode, PyCF_ONLY_AST));例如,这些用于动态修改源代码,也用于动态代码创建,因为在复杂情况下,将代码作为节点树而不是文本行来处理通常更容易。
ast.parse
compile(source, filename, mode, PyCF_ONLY_AST)
虽然eval只允许您评估包含单个表达式的字符串,但您可以评估eval整个语句,甚至是已被compiled 转换为字节码的整个模块;也就是说,在 Python 2 中,print是一个语句,不能直接eval引导:
print
>>> eval('for i in range(3): print("Python is cool")') Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "<string>", line 1 for i in range(3): print("Python is cool") ^ SyntaxError: invalid syntax
compile它与'exec'模式成一个code对象,你可以 eval 它;该eval函数将返回None。
>>> code = compile('for i in range(3): print("Python is cool")', 'foo.py', 'exec') >>> eval(code) Python is cool Python is cool Python is cool
如果查看CPython 3 中eval的exec源代码,这一点非常明显;它们都PyEval_EvalCode使用相同的参数调用,唯一的区别是exec显式返回None.
PyEval_EvalCode
Python 2 的主要区别之一是它exec是一个语句并且eval是一个内置函数(两者都是 Python 3 中的内置函数)。众所周知,execPython 2 中的官方语法是exec code [in globals[, locals]].
exec code [in globals[, locals]]
与大多数 Python 2 到 3移植 指南 似乎 建议的不同,CPython 2 中的exec语句也可以使用与Python 3 中的函数调用 完全相同* 的语法。原因是 Python 0.9.9 具有 内置 的-在功能!在 Python 1.0 release 之前的某个地方,该内置函数被替换为语句。 *exec``exec(code, globals, locals)``exec
exec``exec(code, globals, locals)``exec
由于希望不破坏与 Python 0.9.9 的向后兼容性,Guido van Rossum 在 1993 年添加了一个兼容性技巧:如果code是长度为 2 或 3 的元组,globals并且locals没有传递到exec语句中,code则将被解释好像元组的第二个和第三个元素分别是globalsand locals。即使在Python 1.4 文档(最早的在线可用版本)中也没有提到兼容性黑客;因此,许多移植指南和工具的作者并不知道,直到2012 年 11 月再次记录:
第一个表达式也可以是长度为 2 或 3 的元组。在这种情况下,必须省略可选部分。形式exec(expr, globals)等价于exec expr in globals,而形式exec(expr, globals, locals)等价于exec expr in globals, locals。元组形式exec提供了与 Python 3 的兼容性,其中exec是函数而不是语句。
exec(expr, globals)
exec expr in globals
exec(expr, globals, locals)
exec expr in globals, locals
是的,在 CPython 2.7 中,它被方便地称为向前兼容选项(为什么人们会因为有向后兼容选项而感到困惑),而实际上它已经存在了 20 年的向后兼容性 。
因此 whileexec是 Python 1 和 Python 2 中的语句,以及 Python 3 和 Python 0.9.9 中的内置函数,
>>> exec("print(a)", globals(), {'a': 42}) 42
在可能每个广泛发布的 Python 版本中都有相同的行为;并在 Jython 2.5.2、PyPy 2.3.1 (Python 2.7.6) 和 IronPython 2.6.1 中工作(对他们密切关注 CPython 的未记录行为表示敬意)。
在 Python 1.0 - 2.7 中,你不能做的就是将返回值存储exec到一个变量中:
Python 2.7.11+ (default, Apr 17 2016, 14:00:29) [GCC 5.3.1 20160413] on linux2 Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. >>> a = exec('print(42)') File "<stdin>", line 1 a = exec('print(42)') ^ SyntaxError: invalid syntax
(这在 Python 3 中也没有用,因为exec总是返回None),或者传递对 的引用exec:
>>> call_later(exec, 'print(42)', delay=1000) File "<stdin>", line 1 call_later(exec, 'print(42)', delay=1000) ^ SyntaxError: invalid syntax
有人可能实际使用过的模式,尽管不太可能;
或者在列表理解中使用它:
>>> [exec(i) for i in ['print(42)', 'print(foo)'] File "<stdin>", line 1 [exec(i) for i in ['print(42)', 'print(foo)'] ^ SyntaxError: invalid syntax
这是滥用列表推导(使用for循环代替!)。