如何在Python库函数的eval()中调用外部定义的函数？

问题重现 #

我开发的PyPI库中有一个使用eval()的adv_prod函数：

def adv_prod(start,end,rule):
    ending_seq = list_prod([eval(rule) for i in range(start,end+1)])
    return ending_seq

当传入库内定义的函数（如同一文件中的prime(i)）时可以正常运行：

from supMath import adv_prod,prime

for x in range(1,11):
    print(adv_prod(1,x,"prime(i)")) 

输出：

2
6
30
210
2310
30030
510510
9699690
223092870
6469693230

但传入外部自定义函数时会触发NameError：

from supMath import adv_prod

def fib(n):
    if n==1:
        return 1
    if n==2:
        return 1
    return fib(n-2)+fib(n-1)

for x in range(1,11):
    print(adv_prod(1,x,"fib(i)")) 

输出：

NameError: name 'fib' is not defined

原因分析 #

eval()默认在adv_prod函数的局部作用域中执行代码，外部自定义函数fib不在这个作用域内，所以无法被识别。而库内的prime函数属于adv_prod所在模块的全局作用域，因此可以被找到。

解决方案 #

方案1：传递函数对象（推荐，安全且简洁） #

修改adv_prod，让它直接接收函数对象而非字符串规则，彻底避免eval()的安全风险和作用域问题：

def adv_prod(start, end, rule_func):
    # 直接调用传入的函数，传入i作为参数
    ending_seq = list_prod([rule_func(i) for i in range(start, end+1)])
    return ending_seq

调用方式改为直接传入函数名：

from supMath import adv_prod

def fib(n):
    if n==1:
        return 1
    if n==2:
        return 1
    return fib(n-2)+fib(n-1)

for x in range(1,11):
    print(adv_prod(1,x,fib))  # 直接传fib函数对象

方案2：传递作用域给eval（不推荐，存在安全风险） #

如果必须保留字符串规则的调用方式，可以让eval()访问调用者的作用域，以下是两种实现方式：

方式A：显式传递作用域参数

修改adv_prod，允许传入调用者的全局/局部变量：

def adv_prod(start, end, rule, globals=None, locals=None):
    ending_seq = list_prod([eval(rule, globals, locals) for i in range(start, end+1)])
    return ending_seq

调用时传入当前作用域：

from supMath import adv_prod

def fib(n):
    if n==1:
        return 1
    if n==2:
        return 1
    return fib(n-2)+fib(n-1)

for x in range(1,11):
    print(adv_prod(1,x,"fib(i)", globals(), locals()))

方式B：自动获取调用者作用域（依赖inspect）

使用inspect模块获取调用者的栈帧，从而拿到其作用域：

import inspect

def adv_prod(start, end, rule):
    # 获取调用者的栈帧
    caller_frame = inspect.currentframe().f_back
    try:
        # 使用调用者的全局和局部作用域执行eval
        ending_seq = list_prod([eval(rule, caller_frame.f_globals, caller_frame.f_locals) for i in range(start, end+1)])
    finally:
        # 手动删除栈帧引用，避免内存泄漏
        del caller_frame
    return ending_seq

调用方式和原来一致：

from supMath import adv_prod

def fib(n):
    if n==1:
        return 1
    if n==2:
        return 1
    return fib(n-2)+fib(n-1)

for x in range(1,11):
    print(adv_prod(1,x,"fib(i)"))

注意：这种方式依赖Python的栈帧实现，可能在某些优化环境中失效，且eval()执行外部传入的字符串存在代码注入风险，不建议在公开库中使用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者landee