为什么调用运算符 (&) 和 Invoke-Expression 对相同的输入产生不同的结果？

Question

据我了解，调用运算符 (&) 和 Invoke-Expression cmdlet 的行为应该相似。但是，如下所示，情况并非如此：

PS C:\Users\admin> powershell -Command "& {""([Text.Encoding]::UTF8.GetString([Convert]::FromBase64String('ZWNobyAnaGVsb
G93b3JsZCc=')))""}"
echo 'helloworld'

PS C:\Users\admin> powershell -Command "IEX ""([Text.Encoding]::UTF8.GetString([Convert]::FromBase64String('ZWNobyAnaGVs
bG93b3JsZCc=')))"""
helloworld

这里，'ZWNobyAnaGVsbG93b3JsZCc=' 是 Base64 编码的字符串 "echo helloworld"。

有人可以澄清一下吗？

Answer 1

Invoke-Expression（其内置别名为iex）和&, the call operator，用途不同：

• Invoke-Expression 评估给定字符串作为 PowerShell 源代码，就好像您已将字符串的 内容 直接作为命令执行一样。

  • 因此，它类似于bash 中的eval，因此只能用于完全由调用者控制的输入或调用者信任的输入。

  • 通常有更好的解决方案可用，所以Invoke-Expression should generally be avoided

• & 用于调用命令 (& <nameOrPath> [...]) 或脚本块 (& { ... } [...])：： p>

  • 这两种情况都不涉及将字符串作为源代码进行评估。

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在手头的情况下：

您的命令的核心是以下表达式，它返回 字符串
"echo 'helloworld'"（其内容不包括封闭的" - 这只是表示结果字符串作为 PowerShell 字符串文字）：

[Text.Encoding]::UTF8.GetString([Convert]::FromBase64String('ZWNobyAnaGVsbG93b3JsZCc='))

另请注意，由于命令行的解析方式，原始命令中围绕核心表达式的""..."" 被有效地忽略，这就解释了为什么该表达式被执行 而不是被视为字符串的内容。^[1]

因此，您的两个命令相当于：

• & { "echo 'helloworld'" }

  • & 执行脚本块内的语句，该语句恰好是一个 字符串，并且它本身是一个字符串 - 如果它没有分配给变量或重定向到其他地方 -只是按原样输出。
    在这种情况下，该命令实际上与单独执行"echo 'helloworld'" 相同（包括封闭的"，您可以将其视为
    echo "echo 'helloworld'"），所以@987654346 @ 打印到控制台。

  • 请注意，echo 是 Write-Output cmdlet 的内置别名，很少需要显式使用：来自命令或表达式的返回值是隐式 输出，如果它们没有以某种形式捕获，例如在这种情况下，将字符串本身作为语句执行只是输出字符串。 （例如，您可以通过在提示符处提交 'hi' 来尝试此操作）。

• iex "echo 'helloworld'"

  • 这使得iex (Invoke-Expression) 将字符串的内容评估为源代码，因此执行echo 'helloworld'，将helloworld 打印到控制台。

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[1] 可选阅读：调用外部程序时 PowerShell 引用问题

注意：

• 据我所知，处理对外部程序或从外部程序调用时的引用不是官方文档的一部分（在撰写本文时，about_Parsing 和 about_Quoting_Rules 和about_Special_Characters 提到它 - 我已经打开 this issue on GitHub 来解决这个问题。

• 现有处理存在缺陷，但不破坏向后兼容性就无法修复。

• 从 PowerShell 调用时，最好的方法是使用 脚本块，它可以绕过引用问题 - 见下文。

即使从 PowerShell-internal 的角度来看，您通过将 "" 转义为 "" 将它们正确嵌入到整个 "..." 字符串中，额外的 @987654358 转义需要@ 和\ ，以便将它们传递给外部程序，即使该外部程序是通过powershell.exe 调用的另一个PowerShell 实例。

以这个简化的例子为例：

powershell.exe -command " ""hi"" "  # !! BROKEN
powershell.exe -command ' "hi" '    # !! BROKEN

• 在 PowerShell 内部，" ""hi"" " 和 ' "hi" ' 计算为包含文字内容  "hi"  的字符串，执行时会打印出 hi。

• 遗憾的是，PowerShell 将此字符串作为 " "hi" " 传递给 powershell.exe - 请注意 "" 如何变成普通的 " 并且封闭的 单引号 被替换为 double 引号 - 在被新实例解析后有效地导致  hi （因为 " "hi" " 被解析为子字符串 " "、hi 和 @ 的 连接 987654374@)，因此 PowerShell 最终会尝试执行名为 hi 的（可能不存在的）命令。

相比之下，如果您设法将嵌入的 " 传递为 \" (原文如此) - 在 满足 PowerShell 自己的转义需求之后 - 该命令按预期工作。 因此，如上所述，您需要结合 PowerShell 内部转义和 for-the-CLI 转义，以便传递嵌入的 "，这样：

• 在整体"..." 内，每个嵌入的" 必须转义为\""（原文如此）或\`"（原文如此）
• 内部整体'...'、\" 可以按原样使用。

powershell.exe -command " \""hi\"" " # OK
powershell.exe -command " \`"hi\`" " # OK
powershell.exe -command ' \"hi\" '   # OK

或者，使用 脚本块 代替命令 字符串，这样可以绕过引用问题：

powershell.exe -command { "hi" } # OK, but only works when calling from PS

请注意，脚本块技术仅在从 PowerShell 调用 时有效，而不是从 cmd.exe 调用。

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cmd.exe 有自己的报价要求： 值得注意的是，cmd.exe 仅支持 "" 用于嵌入双引号（`" 也不支持）；因此，在上述解决方案中，只有
powershell.exe -command " \""hi\"" " 可以从cmd.exe （批处理文件）工作，而无需额外转义。

然而，\"" 的缺点是，\""...\"" 之间的内部空白运行每个都折叠为一个空格。为避免这种情况，请使用\"...\"，但cmd.exe 会将\" 实例之间的子字符串视为未引用，如果该子字符串包含诸如| 或&;例如，powershell.exe -command " \"a|b\" "；要解决此问题，您必须单独 ^-转义以下字符：& | < > ^

powershell.exe -command ' "hi" ' 同样脆弱，因为cmd.exe 不将' 识别为字符串分隔符，因此嵌入"..." 之外的任何元字符再次由cmd.exe 本身解释；例如，powershell.exe -command ' "hi" | Measure-Object '

最后，仅使用 cmd.exe 中的 "" 来嵌入 " 有时 可行，但不是可靠；例如，powershell.exe -command " 'Nat ""King"" Cole' " 打印 Nat "King Cole（缺少结尾的 "）。
这似乎已在 PowerShell Core 中得到修复。