eval()、exec()與execfile()

eval(expression[, globals[, locals]])

eval()函數執行一個python表達式字符串並返回表達式執行后的結果：

>>> x = 1
>>> eval('x + 1')
2

expression參數為一個表達式字符串，globals和locals為可選的參數，globals必須是一個字典對象，locals可為任意映射對象，分別用作代碼執行的全局和局部命名空間。

globals和locals參數缺失的時候，表達式會使用當前環境的全局和局部命名空間值：

>>> x = 1
>>> g = {'x' : 2}
>>> eval('x + 1', g)
3
>>> eval('x + 1')
2

eval()函數在數據類型轉換中很有用，可以將字符串轉換成字典、列表等：

>>> exp = '[1,2,3,4]'
>>> eval(exp)
[1, 2, 3, 4]
>>> exp = '{"a" : 1}'
>>> eval(exp)
{'a': 1}

eval()也可以使用模塊：

>>> import os
>>> eval('os.getcwd()')
'/home/user'

當然，eval不能直接對模塊進行操作，如果非要使用eval進行import：

>>> eval('__import__("os").getcwd()')
'/home/user'

這一般用於根據客戶需求動態的調用不同的模塊。

其它的用做計算器啥的也不在話下，不過eval函數也不能濫用，比如要獲取用戶的輸入並求值eval(raw_input())，

這種情況下，用戶輸入open(__file__).read()可直接把原文件讀出來了。

要安全的使用eval()函數，可以使用globals和locals兩個參數來設置白名單，當參數缺失的時候，表達式會使用當前環境的全局和局部命名空間值，即globals()和locals()中包含的模塊和函數：

>>> import os
>>> 'os' in globals()
True
>>> eval('os.getcwd()')
'/home/user'

將globals和locals兩個參數設置為空：

>>> import os
>>> eval('os.getcwd()', {}, {})
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<string>", line 1, in <module>
NameError: name 'os' is not defined

但使用內置函數卻可以繞過白名單：

>>> eval('abs(10)', {}, {})
10
>>> eval('__import__("os").getcwd()', {}, {})
'/home/user'

可以看下globals()：

>>> globals()
{'__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None}

__builtins__設置着python的內置函數，下面的寫法是一樣的：

>>> abs(10)
10
>>> __builtins__.abs(10)
10

將__builtins__設置為空則可避免內置函數的濫用：

>>> eval('abs(10)', {'__builtins__' : None}, {})
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<string>", line 1, in <module>
NameError: name 'abs' is not defined　

 看情況這下是安全了，但是還是可以繞過的：

>>> ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()
[<type 'type'>, <type 'weakref'>, <type 'weakcallableproxy'>, <type 'weakproxy'>, <type 'int'>, <type 'basestring'>, <type 'bytearray'>, <type 'list'>, <type 'NoneType'>, <type 'NotImplementedType'>, <type 'traceback'>, <type 'super'>, <type 'xrange'>, <type 'dict'>, <type 'set'>, <type 'slice'>, <type 'staticmethod'>, <type 'complex'>, <type 'float'>, <type 'buffer'>, <type 'long'>, <type 'frozenset'>, <type 'property'>, <type 'memoryview'>, <type 'tuple'>, <type 'enumerate'>, <type 'reversed'>, <type 'code'>, <type 'frame'>, <type 'builtin_function_or_method'>, <type 'instancemethod'>, <type 'function'>, <type 'classobj'>, <type 'dictproxy'>, <type 'generator'>, <type 'getset_descriptor'>, <type 'wrapper_descriptor'>, <type 'instance'>, <type 'ellipsis'>, <type 'member_descriptor'>, <type 'file'>, <type 'PyCapsule'>, <type 'cell'>, <type 'callable-iterator'>, <type 'iterator'>, <type 'sys.long_info'>, <type 'sys.float_info'>, <type 'EncodingMap'>, <type 'fieldnameiterator'>, <type 'formatteriterator'>, <type 'sys.version_info'>, <type 'sys.flags'>, <type 'sys.getwindowsversion'>, <type 'exceptions.BaseException'>, <type 'module'>, <type 'imp.NullImporter'>, <type 'zipimport.zipimporter'>, <type 'nt.stat_result'>, <type 'nt.statvfs_result'>, <class 'warnings.WarningMessage'>, <class 'warnings.catch_warnings'>, <class '_weakrefset._IterationGuard'>, <class '_weakrefset.WeakSet'>, <class '_abcoll.Hashable'>, <type 'classmethod'>, <class '_abcoll.Iterable'>, <class '_abcoll.Sized'>, <class '_abcoll.Container'>, <class '_abcoll.Callable'>, <class 'site._Printer'>, <class 'site._Helper'>, <type '_sre.SRE_Pattern'>, <type '_sre.SRE_Match'>, <type '_sre.SRE_Scanner'>, <class 'site.Quitter'>, <class 'codecs.IncrementalEncoder'>, <class 'codecs.IncrementalDecoder'>, <type 'operator.itemgetter'>, <type 'operator.attrgetter'>, <type 'operator.methodcaller'>, <type 'functools.partial'>, <type 'MultibyteCodec'>, <type 'MultibyteIncrementalEncoder'>, <type 'MultibyteIncrementalDecoder'>, <type 'MultibyteStreamReader'>, <type 'MultibyteStreamWriter'>, <type 'time.struct_time'>, <type '_ssl._SSLContext'>, <type '_ssl._SSLSocket'>, <type 'cStringIO.StringO'>, <type 'cStringIO.StringI'>, <class 'socket._closedsocket'>, <type '_socket.socket'>, <type 'method_descriptor'>, <class 'socket._socketobject'>, <class 'socket._fileobject'>, <type '_thread._localdummy'>, <type 'thread._local'>, <type 'thread.lock'>, <type 'collections.deque'>, <type 'deque_iterator'>, <type 'deque_reverse_iterator'>, <type 'itertools.combinations'>, <type 'itertools.combinations_with_replacement'>, <type 'itertools.cycle'>, <type 'itertools.dropwhile'>, <type 'itertools.takewhile'>, <type 'itertools.islice'>, <type 'itertools.starmap'>, <type 'itertools.imap'>, <type 'itertools.chain'>, <type 'itertools.compress'>, <type 'itertools.ifilter'>, <type 'itertools.ifilterfalse'>, <type 'itertools.count'>, <type 'itertools.izip'>, <type 'itertools.izip_longest'>, <type 'itertools.permutations'>, <type 'itertools.product'>, <type 'itertools.repeat'>, <type 'itertools.groupby'>, <type 'itertools.tee_dataobject'>, <type 'itertools.tee'>, <type 'itertools._grouper'>, <class 'threading._Verbose'>, <class 'string.Template'>, <class 'string.Formatter'>, <type 'CArgObject'>, <type '_ctypes.CThunkObject'>, <type '_ctypes._CData'>, <type '_ctypes.CField'>, <type '_ctypes.DictRemover'>, <type 'Struct'>, <class 'ctypes.CDLL'>, <class 'ctypes.LibraryLoader'>, <type 'cPickle.Unpickler'>, <type 'cPickle.Pickler'>, <class 'idlelib.rpc.SocketIO'>, <class 'idlelib.rpc.RemoteObject'>, <class 'idlelib.rpc.RemoteProxy'>, <class 'idlelib.rpc.RPCProxy'>, <class 'idlelib.rpc.MethodProxy'>, <type '_io._IOBase'>, <type '_io.IncrementalNewlineDecoder'>, <class 'subprocess.Popen'>, <class 'webbrowser.BaseBrowser'>, <class 'idlelib.tabbedpages.Page'>, <class 'idlelib.EditorWindow.HelpDialog'>, <type '_hashlib.HASH'>, <type '_random.Random'>, <class 'idlelib.EditorWindow.EditorWindow'>, <class 'idlelib.EditorWindow.IndentSearcher'>, <class 'idlelib.run.Executive'>]

通過tuple的class找到它的基類，也就是object，然后再找到object的各種子類，從中可以看到很多模塊。

使用Quitter退出解釋器：

>>> eval("[x for x in ().__class__.__bases__[0].__subclasses__() if x.__name__== 'Quitter'][0](0)()", {'__builtins__':None})
user:~$ 

configobj，urllib，urllib2，setuptools等模塊中都有os模塊的內置：

>>> import configobj
>>> 'os' in configobj.__dict__
True
>>> import urllib2
>>> 'os' in urllib2.__dict__
True
>>> import setuptools
>>> 'os' in setuptools.__dict__
True

使用zipimport通過egg文件導入這些模塊就可以使用os模塊了：

eval("[x for x in ().__class__.__bases__[0].__subclasses__() if x.__name__ == 'zipimporter'][0]('/path/to/configobj-5.0.5-py2.7.egg').load_module('configobj').os.getcwd()", {'__builtins__':None})

以上可以看出，eval()函數的漏洞還是很多的，如果只是用來做類型轉換，可以使用ast.literal_eval 代替eval：

>>> import ast
>>> ast.literal_eval('[1, 2, 3]')
[1, 2, 3]
>>> ast.literal_eval('abs(10)')

Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#12>", line 1, in <module>
    ast.literal_eval('abs(10)')
  File "C:\Python27\lib\ast.py", line 80, in literal_eval
    return _convert(node_or_string)
  File "C:\Python27\lib\ast.py", line 79, in _convert
    raise ValueError('malformed string')
ValueError: malformed string
>>> eval('abs(10)')
10

 exec(str [, globals[, locals]])

 execfile(filename [, globals[, locals]])

類似的，exec函數執行一個包含python代碼的字符串，execfile則執行一個文件，后兩個參數與eval類似。

>>> a = [1, 2, 3, 4]
>>> exec('for i in a: print i')

activate_this = '/path/to/env/bin/activate_this.py'
execfile(activate_this, dict(__file__=activate_this))

給eval或者exec函數傳遞字符串時，解析器首先會把字符串編譯成字節碼，為避免消耗資源，可以使用compile函數將字符串預編譯：

compile(str, filename, kind)

str是要預編譯的字符串，filename為字符串所在的文件，kind參數為single時代表一條語句，exec代表一組語句，eval代表一個表達式

>>> s = 'for i in [1, 2, 3]: print i'
>>> c = compile(s, '', 'exec')
>>> exec(c)
1
2
3
>>> s2 = '1+1'
>>> c2 = compile(s2, '', 'eval')
>>> eval(c2)
2

eval執行exec類型的預編譯字節碼時，會返回None：

>>> s2 = '1+1'
>>> c2 = compile(s2, '', 'exec')
>>> print eval(c2)
None

 以前看到過一個案例，使用eval轉換不規則的json數據：

>>> blog = "{url : 'www.example.com'}"

上面url缺少引號，使用eval和json.loads()均會報錯。

>>> eval(blog)
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#27>", line 1, in <module>
    eval(blog)
  File "<string>", line 1, in <module>
NameError: name 'url' is not defined

使用eval時，eval會將url視為變量名並試圖在globals和locals中尋找url的值，添加一下globals參數：

>>> eval(blog, {'url' : 'url'})
{'url': 'www.example.com'}

所以，現在要做的是就是建立一個類dict的映射對象，其中value的值需要與key值相同，可以使用type函數來建立：

>>> ValueFromKey = type('ValueFromKey', (dict,), dict(__getitem__ = lambda self,k : k))
>>> eval(blog, ValueFromKey())
{'url': 'www.example.com'}

在新建的type對象基類元祖中包含下dict，然后在對象的dict中定義一下__getitem__方法，使value值與key值一致即可。