Python中的eval、exec、complie用法

Python中的eval、exec、complie用法

——lvyilong316

1. complie

complie(string, file, type)函数允许在运行时迅速生成代码对象。那么什么是代码对象呢？Python中要执行的代码，都必须先转换成字节码才能由python解释器执行，而一段代码对应转换成的字节码就可以理解为是一个代码对象。那complie生成的代码对象有什么用呢？这些代码对象可以进一步由exec或者eval函数来执行。

compile有三个参数，并且都是必须的，且这三个参数的类型都是字符串。第一个参数代表要编译的python代码；第二个参数通常被置为空串，该参数代表了存放代码对象的文件名字，由于compile的通常用法是动态的生成字符串形式的python代码，然后生成一个代码对象——代码显然没有存放在任何文件；最后一个参数用来说明代码对象的类型，有三个可能值：

‘eval’ :可求值表达式，和eval一起使用；

‘single’ :单一可执行语句，和exec一起使用；

‘exec’ : 可执行语句组，和exec一起使用；

这里注意三个词：表达式、语句、语句组。语句和语句组的区别比较好理解，语句组就是多个语句。但语句和表达式需要分清楚，这也是后面讲到的eval和exec的根本不同之处。eval函数用来执行python表达式，而exec函数用来执行python语句。

l 例1

  obj = compile('print "hello world!"', '', 'single')
  exec obj    #由于是single类型的代码对象，所以可以用exec执行

运行结果：

[long@localhost test]$ python ./compile1.py

hello world!

l 例2

obj = compile("""
print "hello world"
print "mutiline"
""", '', 'exec')
exec obj   #exec类型的代码对象，所以可以使用exec执行

运行结果：

[long@localhost test]$ python ./compile2.py

hello world

mutiline

l 例3

obj = compile('2+4', '', 'eval')

eval(obj)  #eval类型的代码对象，所以可以使用eval执行

注意：由于只是执行一个表达式，所以不会有任何输出，当然如果交互式中会输出6.

另外，eval类型只能是表达式，如：obj=compile('a=2+4', '', 'eval')，执行就会报错，因为”a=2+4”是语句，而不是表达式。

l 例4

def test_fun1():
    obj = compile('a=123', '', 'exec')
    exec obj
test_fun1()
print a

运行结果：

[long@localhost test]$ python ./compile4.py

Traceback (most recent call last):

  File "./compile4.py", line 6, in

    print a

NameError: name 'a' is not defined

我们本打算在函数test_fun1中通过compile执行赋值语句给变量a赋值，然后在全局作用域输出，但却因找不到定义而出错。这个结果其实很好理解，因为实在test_fun1中通过compile执行赋值语句，所以所执行的语句就相当于在test_fun1中执行的一样，其作用域当然也是test_fun1的局部作用域，在全局作用域中当然找不到a的值。那么我们能否在test_fun1中通过compile定义全局变量呢？当然可以，只需如下改动：

l 例5

def test_fun1():
    obj = compile('a=123', '', 'exec')
    exec obj in globals() #或 exec compile('a=123', '', 'exec') in globals()
test_fun1()
print a

运行结果：

[long@localhost test]$ python ./compile4.py

123

这种用法其实不能算compile的，而是exec的用法，具体看下一节exec的介绍。

2. exec

    exec的函数原型为exec(object[, globals[, locals]])，参数object是一个字符串的语句或者一个编译过的语句的对象名称。参数globals是全局命名空间，用来指定执行语句时可以访问的全局命名空间；参数locals是局部命名空间，用来指定执行语句时可以访问的局部作用域的命名空间。要注意本函数不会返回任何值，不管函数或语句有任何的返回值语句，比return或yield语句。

    如果参数globals和locals忽略，就会使用调用时所处的命名空间。这两个参数都要求是字典形式来说明命名空间。

当然后两个参数还有另外一种用法：

exec object in globals, locals

也就是我们之前将compile时见到的用法。其实说白了，global和locals就是给exec要执行的语句或者执行对象指定运行的全局空间和局部空间。

l 例6.

a = 123
g = {'a':456}
exec "print a" in g

运行结果：

[long@localhost test]$ python ./exec1.py

456

可以看到由于给exec指定了全局作用域，所以全局作用域不在是原来的globals()，a的值也会在全局作用域中查找，如果查找不到则出错。

l 例7

a = 123
g = {'a':456}
l = {'a':789}
exec "print a" in g,l

运行结果：

[long@localhost test]$ python ./exec2.py

789

知道上个例子的原理，这个例子就不难理解了，因为同时给exec指定了全局作用域和局部作用域，所以查找从局部作用域开始，找不到才会查找全局作用域。下面在看一个例子。

l 例8

g = {}
print g
exec 'print "hello"' in g
print g

运行结果：

[long@localhost test]$ python ./exec3.py

{}

hello

{'__builtins__': {'bytearray': , 'IndexError': , 'all': , 'help': Type help() for interactive help, or help(object) for help about object., 'vars': , 'SyntaxError': , 'unicode': , 'UnicodeDecodeError': , 'isinstance': , 'copyright': Copyright (c) 2001-2010 Python Software Foundation.

All Rights Reserved.

Copyright (c) 2000 BeOpen.com.

All Rights Reserved.

Copyright (c) 1995-2001 Corporation for National Research Initiatives.

All Rights Reserved.

Copyright (c) 1991-1995 Stichting Mathematisch Centrum, Amsterdam.

All Rights Reserved., 'NameError': , 'BytesWarning': , 'dict': , 'input': ......(省略)}}

这个结果就很令人费解了，怎么g是一个空的dict，执行了一个无关紧要的print语句一下多出了这么多东西。其实这是由于g的身份发生了变化，在执行exec之前，g只是一个dict。但在执行exec时，我们把g这个dict当做了一个作用域，或者说是名称空间来使用，那么执行完exec后g的身份就有一个普通的dict变为了一个名称空间了，当然他本身还是dict类型，只是具备了一个名称空间的所有基本属性。

    有了上面一个例子的基础，我们再来看下如何利用compile和exec动态的生成一个模块。

l 例9

假如当前目录下有一个config文件，内容如下：

name = 'lvyilong316'
age = 27
hobbys = ['football','basketball','pingpang']

我们的代码为exec4.py，内容如下：

import os
import sys
def load_config():
    config_path = "./config"
    text = open(config_path).read() #读取配置文件
    module = type(sys) #获取module类型
    m = module("my_module") #创建一个模块(module),名称为”my_module”
    print m.__dict__ #此时模块除了名称外没有其他成员
    exec compile(text, '', 'exec') in m.__dict__ #以模块的__dict__为名字空间中执行配置文件中的语句
    print m.__dict__
    return m
#之后就可以正常使用模块，而配置文件的内容已经加载到了模块中
mo = load_config()
print "-"*50
print "name:%s, age:%d, hobbys:%s" % (mo.name, mo.age, mo.hobbys)

运行结果：

[long@localhost test]$ python ./exec4.py

{'__name__': 'my_module', '__doc__': None}

{'hobbys': ['football', 'basketball', 'pingpang'], 'name': 'lvyilong316', '__builtins__': {'bytearray': , 'IndexError': , 'all': , 'help': Type help() for interactive help, or help(object) for help about object., 'vars': , 'SyntaxError': , 'unicode': , 'UnicodeDecodeError': , 'isinstance': , 'copyright': Copyright (c) 2001-2010 Python Software Foundation.

All Rights Reserved.

Copyright (c) 2000 BeOpen.com.

All Rights Reserved.

......(省略名称空间的基本属性)......

 'age': 27, '__name__': 'my_module', '__doc__': None}

--------------------------------------------------

name:lvyilong316, age:27, hobbys:['football', 'basketball', 'pingpang']

当然上面的函数也可以使用execfile简化如下：

def load_config():
    config_path = "./config"
    module = type(sys)
    m = module("my_module")
    print m.__dict__
    execfile(config_path, m.__dict__)
    print m.__dict__
    return m
    execfile函数的原型为execfile(filename, globals=globals(), locals=locals())；
execfile(filename) 等价于一下三行：
f = open(filename, 'r')
exec f
f.close()

介绍到这里不知道你有没有想过一个问题：既然exec这么强大，可以直接执行字符串语句，为什么还需要compile编译成代码对象呢？一个很重要的观点是：exec和eval都可以执行字符串格式的python代码。当执行字符串形式的代码时，每次都必须对这些代码进行字节编译处理。Compile函数提供一次性字节代码编译，以后每次调用的时候就不用编译了。

3. eval

eval的功能是执行表达式，而表达式的可以是字符串形式的python代码，也可以是compile创建的代码对象。

eval的函数原型为：eval(obj, globals=globals(),locals=locals())

eval和exec相比处理一个是执行表达式，一个是执行语句，其他没什么区别，这里就不再过多介绍了。

下面做一下三个函数的总结：

(1) compile函数是只编译字符串代码，而不作任何的执行，但它可以编译表达式或语句。

(2) eval函数是只执行表达式字符串代码，而不执行语句代码。

   x = eval('%d + 6' % x)

(3) exec函数是只执行语句代码，而不执行表达式代码，因为它没有任何返回值。

   exec('if True: print(6)')