Python内置函数exec如何传入传出值、不使用全局作用域并显式控制其作用域

Python内置的exec函数原生支持自定义传入独立作用域，完全无需依赖真实的模块全局空间，只要正确传参即可实现零污染的变量注入与值提取。

核心原理 #

exec的完整函数签名为：

exec(source, globals=None, locals=None)

• 第一个参数为待执行的代码字符串
• 第二个参数是用户自定义的全局作用域字典，与当前模块的真实全局空间完全隔离
• 第三个参数是用户自定义的局部作用域字典

只要显式传入这两个字典，exec执行代码时的所有变量查找、变量绑定操作，都会完全在这两个字典的范围内完成，不会读写当前模块的真实全局作用域。

实现步骤 #

• 提前构建两个空字典作为独立的作用域容器，不关联任何外部真实作用域
• 将需要传递给exec执行代码的变量，显式写入对应的作用域字典
• 调用exec时，将两个作用域字典作为参数传入
• exec执行完成后，直接从对应的作用域字典中读取代码生成的输出值

适配原场景的可运行示例 #

针对你给出的代码逻辑，改造后的完全可控版本：

# 定义完全隔离的作用域字典，与真实全局空间无关联
exec_globals = {}
exec_locals = {}

# 显式注入exec需要的输入值
exec_globals['a'] = 100
exec_globals['b'] = 200

snip = '''
c = a + b
d = c * 2
'''

# 显式把自定义作用域传给exec，替代默认的全局/局部作用域
exec(snip, exec_globals, exec_locals)

# 从自定义字典中读取exec执行产生的结果
print(exec_globals['c'])  # 输出 300
print(exec_locals['d'])    # 输出 600

进阶权限控制技巧 #

如果需要实现更严格的沙箱级控制，可以在初始化全局作用域字典时手动指定允许访问的能力范围：

• 完全禁用所有内置函数：设置exec_globals['__builtins__'] = {}，此时exec执行的代码将无法调用print、int等任何内置能力
• 按需开放内置能力：手动将需要允许的内置对象加入字典，比如写入exec_globals['print'] = print，让执行的代码可以使用受限的功能

常见注意事项 #

• 如果传入的globals和locals是同一个字典对象，代码内的所有变量绑定都会写入这个字典，取值逻辑会更简便
• 过往场景中出现的exec全局变量污染问题，本质都是调用exec时漏传了自定义作用域参数，导致exec默认复用了当前模块的真实全局/局部空间，只要显式传入自定义字典即可完全避免这类问题

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Daniel Warfield