Python C API - 如何为 eval 表达式赋值？答案

【问题标题】：Python C API - How to assign a value to eval expression?Python C API - 如何为 eval 表达式赋值？
【发布时间】：2019-02-06 13:43:48
【问题描述】：

是否可以在不操作评估字符串的情况下为“评估表达式”赋值？示例：用户编写表达式

"globalPythonArray[10]"

这将评估为 globalPythonArray 的第 10 项的当前值。但目标是，将第 10 项的值设置为新值，而不是获取旧值。一个肮脏的解决方法是，定义一个临时变量“newValue”并将评估字符串扩展到

"globalPythonArray[10] = newValue"

并编译和评估修改后的字符串。是否有一些我可以使用的低级 Python C API 函数，这样我就不必操作评估字符串？

【问题讨论】：

标签： python c eval python-c-api

【解决方案1】：

我会说可能不会，因为访问和存储订阅是不同的操作码：

>>> dis.dis(compile('globalPythonArray[10]', 'a', 'exec'))
  1           0 LOAD_NAME                0 (globalPythonArray)
              2 LOAD_CONST               0 (10)
              4 BINARY_SUBSCR
              6 POP_TOP
              8 LOAD_CONST               1 (None)
             10 RETURN_VALUE

>>> dis.dis(compile('globalPythonArray[10] = myValue', 'a', 'exec'))
  1           0 LOAD_NAME                0 (myValue)
              2 LOAD_NAME                1 (globalPythonArray)
              4 LOAD_CONST               0 (10)
              6 STORE_SUBSCR
              8 LOAD_CONST               1 (None)
             10 RETURN_VALUE

另外，在此处插入有关用户输入和eval() 的常规警告：

globalPythonArray[__import__('os').system('rm -rf /')]

【讨论】：

谢谢！我希望编译后的代码看起来像这样。但是，当我比较两个表达式的 AST 时（例如这里的 vpyast.appspot.com），它们看起来并没有太大的不同，并且可以在将 AST 编译为字节码之前对其进行操作。关于安全性：“用户”（在我看来）实际上是将 Python 嵌入到特定领域的编程语言中的开发人员，他们已经有权直接执行“rm -rf /”。

【解决方案2】：

可以通过操作抽象语法树 (AST) 为 eval 表达式“分配”一个值。不需要直接修改评估字符串，如果新值的类型不是太复杂（例如数字或字符串），您可以将其硬编码到 AST 中：

将 eval 表达式编译为 AST。
将根节点处的 Load 表达式上下文替换为 Store。
在根节点使用 Assign 语句创建新的 AST。
将 target 设置为修改后的 eval AST 的表达式节点。
将 value 设置为 value。
将新的 AST 编译为字节码并执行。

示例：

import ast
import numpy as np


def eval_assign_num(expression, value, global_dict, local_dict):
    expr_ast = ast.parse(expression, 'eval', 'eval')
    expr_node = expr_ast.body
    expr_node.ctx = ast.Store()

    assign_ast = ast.Module(body=[
        ast.Assign(
            targets=[expr_node],
            value=ast.Num(n=value)
        )
    ])
    ast.fix_missing_locations(assign_ast)

    c = compile(assign_ast, 'assign', 'exec')
    exec(c, global_dict, local_dict)


class TestClass:
    arr = np.array([1, 2])
    x = 6


testClass = TestClass()
arr = np.array([1, 2])

eval_assign_num('arr[0]', 10, globals(), locals())
eval_assign_num('testClass.arr[1]', 20, globals(), locals())
eval_assign_num('testClass.x', 30, globals(), locals())
eval_assign_num('newVarName', 40, globals(), locals())

print('arr', arr)
print('testClass.arr', testClass.arr)
print('testClass.x', testClass.x)
print('newVarName', newVarName)

输出：

arr [10  2]
testClass.arr [ 1 20]
testClass.x 30
newVarName 40

【讨论】：