평가 파이썬: 간편하게 사용하는 방법

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Python eval(): 표현식 동적 평가

고려해야 할 사항을 명확히 하기 전에 eval() 함수가 어떻게 작동하는지 이해해야 합니다. eval() 함수는 문자열 또는 컴파일된 코드로부터 임의의 Python 표현식을 평가할 수 있게 해줍니다. 이 함수는 문자열 형태 또는 컴파일된 코드 객체 형태로 받은 어떤 입력(입력이란 문자열 또는 컴파일된 코드 객체를 의미합니다)이든 동적으로 평가할 때 유용합니다.

그러나 eval()은 사용하기 전에 고려해야 할 중요한 보안적인 문제들이 있습니다. 이 튜토리얼에서는 eval()의 작동 방식과 안전하고 효과적으로 사용하는 방법을 배워 보겠습니다.

이 튜토리얼에서 다음 내용을 배우게 됩니다:

• Python의 eval()의 작동 방식
• eval()을 사용하여 문자열 형태나 컴파일된 코드를 동적으로 평가하는 방법
• eval()을 사용함으로 인해 코드가 보안에 취약해질 수 있는 이유와 이러한 보안 문제를 최소화하는 방법

또한, Python의 eval()을 사용하여 수학 표현식을 대화형으로 평가하는 애플리케이션을 만드는 방법도 배워 보겠습니다. 이 예제를 통해 eval()에 대해 배운 내용을 실제 문제에 적용해볼 것입니다. 이 애플리케이션의 코드를 가져오려면 아래 상자를 클릭하십시오:

Python의 eval() 이해하기

내장 함수인 Python의 eval()은 문자열 형태 또는 컴파일된 코드 형태의 입력으로부터 임의의 표현식을 동적으로 평가할 수 있습니다. 만약 eval()에 문자열을 전달하면 함수가 이를 구문 분석하여 바이트코드로 컴파일하고 Python 표현식으로 평가합니다. 그러나 eval()을 컴파일된 코드 객체와 함께 호출하면 함수는 평가 단계만 수행합니다. 이렇게 컴파일된 코드 객체와 함께 eval()을 여러 번 호출하는 경우 매우 편리합니다.

Python의 eval()의 형식은 다음과 같이 정의됩니다:

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

이 함수는 첫 번째 인자로 expression이라는 표현식을 취합니다. eval()은 두 개의 선택적 인자를 더 받을 수도 있습니다:

1. globals
2. locals

다음 세 개의 섹션에서는 이러한 인자들이 무엇을 의미하며 eval()이 Python 표현식을 어떻게 평가하는 데 사용하는지 알아보겠습니다.

Python의 eval() 사용법 익히기

Python의 eval()을 사용하면 문자열 형태나 컴파일된 코드 형태의 임의의 입력을 동적으로 평가할 수 있습니다. 이를 사용하면 Python 표현식을 평가할 수 있으며, 이를 통해 임의의 수식이나 표현식이나 사용자로부터 입력값을 받을 수 있습니다.

eval()을 사용하는 방법은 간단합니다. eval() 함수를 호출할 때 평가하고자 하는 표현식을 문자열로 전달하면 됩니다. 이 표현식은 숫자, 연산자, 변수 등을 포함할 수 있습니다. eval()은 이 표현식을 Python 인터프리터에게 전달하여 평가한 결과를 반환합니다.

아래 예제를 통해 eval()의 사용법을 알아보겠습니다:

x = 10
result = eval("x * 2")
print(result)

출력 결과는 다음과 같습니다:

20

eval() 함수는 "x * 2"라는 문자열을 평가하고 x 변수의 값을 사용하여 결과 20을 반환합니다.

eval() 함수는 인터프리터에 코드를 전달하기 때문에 다양한 유형의 표현식을 처리할 수 있습니다. 예를 들어 다음과 같은 문자열 계산도 가능합니다:

expr = "1 / 3"
result = eval(expr)
print(result)

출력 결과는 다음과 같습니다:

0.3333333333333333

eval() 함수는 "1 / 3" 문자열을 평가하고 결과를 반환하는데, 이 경우 정확한 결과(0.3333333333333333)가 출력됩니다.

이렇게 문자열 형태의 표현식을 eval() 함수를 통해 동적으로 평가할 수 있습니다. 이 기능을 사용하면 사용자로부터 입력받은 문자열을 표현식으로 간단히 평가하는 데 사용할 수 있습니다.

eval()에서 탐색 가능한 범위 이해하기

eval() 함수는 표현식을 평가하기 위해 두 개의 선택적 인자(globals와 locals)를 더 받을 수 있습니다. 이러한 인자들은 파이썬 코드에서 변수를 검색할 때 사용되는 범위(scope)를 결정합니다.

globals는 전역 범위(global scope)에서 변수를 검색하는 데 사용되며, locals는 eval()을 호출한 범위에서 변수를 검색하는 데 사용됩니다. 둘 다 선택적 인자이며, 기본값은 호출한 범위의 전역 범위와 로컬 범위입니다.

예를 들어, 다음 예제를 살펴보겠습니다:

x = 10
expr = "x * 2"
result = eval(expr)
print(result)

출력 결과는 다음과 같습니다:

20

eval()은 expr 변수에 할당된 "x * 2"라는 문자열을 평가하고 결과 20을 반환합니다. 이때 x 변수는 전역 범위에 선언되었기 때문에 eval()은 x 변수의 값을 찾을 수 있습니다.

locals 인자를 사용하여 eval() 함수에서 변수를 검색할 또 다른 범위(scope)를 정의할 수도 있습니다. 예를 들어, 다음과 같이 코드를 작성해보겠습니다:

def evaluate_expression(expr):
    x = 5
    result = eval(expr, globals(), locals())
    print(result)

evaluate_expression("x * 2")

출력 결과는 다음과 같습니다:

10

이 경우 eval() 함수는 전역 범위와 evaluate_expression() 함수의 로컬 범위에서 변수 x에 대한 검색을 수행합니다. 전역 범위에서 변수 x의 값은 10이지만, evaluate_expression() 함수의 로컬 범위에서 변수 x의 값은 5입니다. eval() 함수가 평가를 수행하는 동안 전역 범위와 로컬 범위를 검색하여 두 변수 x의 값 중 어떤 것을 사용할지 결정합니다.

eval()을 사용할 때 globals와 locals 인자를 명시적으로 제공하면 사용할 변수의 범위를 명확히 지정할 수 있습니다. 이를 통해 eval() 함수가 원하는 범위에서 변수를 검색하도록 제어할 수 있습니다.

eval()의 보안적인 문제 최소화하기

eval() 함수는 매우 유용한 도구이지만 사용하기 전에 고려해야 할 중요한 보안적인 문제들이 있습니다. eval() 함수를 사용할 때 이를 최소화하기 위한 몇 가지 방법을 고려해야 합니다.

globals와 locals 제한하기

eval()의 두 번째와 세 번째 인자인 globals와 locals는 eval() 함수가 검색하는 동안 사용할 수 있는 변수의 범위를 결정합니다. 이러한 인자를 명시적으로 제공하면 eval() 함수가 원하는 범위에서만 변수를 검색하도록 제한할 수 있습니다.

각각의 인자에는 딕셔너리를 전달하여 eval() 함수가 사용할 수 있는 변수를 제어할 수 있습니다. 예를 들어, 다음과 같이 코드를 작성해보겠습니다:

x = 10

def evaluate_expression(expr):
    result = eval(expr, {}, {"x": 5})
    print(result)

evaluate_expression("x * 2")

출력 결과는 다음과 같습니다:

10

이 예제에서는 globals 인자에 빈 딕셔너리 {}를 전달하고, locals 인자에 딕셔너리 {"x": 5}를 전달하여 eval() 함수가 사용할 변수의 범위를 제한했습니다. 따라서 eval() 함수는 x 변수를 로컬 범위에서만 검색할 수 있으므로 전역 변수 x의 값인 10을 사용하지 않습니다. 이를 통해 eval() 함수가 원하는 변수의 범위를 제한할 수 있습니다.

내장된 이름 사용 제한하기

eval() 함수는 내장된 이름, 즉 Python에서 이미 사용 중인 이름을 사용하도록 허용합니다. 이는 코드의 예기치 않은 동작을 초래할 수 있는 보안적인 문제를 야기할 수 있습니다. 그러나 eval() 함수를 사용하기 전에 내장된 이름의 사용을 제한하여 이러한 보안 문제를 방지할 수 있습니다.

이를 위해서는 eval() 함수를 호출하기 전에 __builtins__.__dict__ 딕셔너리를 locals 인자로 전달하면 됩니다. 예를 들어, 다음과 같이 코드를 작성해보겠습니다:

x = 10

def evaluate_expression(expr):
    result = eval(expr, {"__builtins__": {}}, {"x": 5})
    print(result)

evaluate_expression("x * 2")

출력 결과는 다음과 같습니다:

10

이 예제에서는 __builtins__를 빈 딕셔너리 {}로 설정하여 eval() 함수가 내장된 이름을 사용할 수 없도록 제한했습니다. 따라서 eval() 함수는 x 변수에만 접근할 수 있으므로, 예상한 결과인 10을 출력합니다.

이렇게 내장된 이름의 사용을 제한함으로써 eval() 함수가 예기치 않은 동작을 일으키는 경우를 방지할 수 있습니다.

입력에 사용할 이름 제한하기

eval() 함수가 실행할 수 있는 코드의 일부로 사용되는 이름을 제한함으로써 보안적인 문제를 최소화할 수 있습니다. 이를 통해 사용자 입력값이나 외부로부터의 입력값이 예상치 않은 코드로 인식되어 실수로 코드를 손상시키지 않도록 방지할 수 있습니다.

이를 위해 eval() 함수를 호출하기 전에 사용할 이름을 검증하고 제한하는 함수를 작성할 수 있습니다. 예를 들어, 다음과 같이 코드를 작성해보겠습니다:

def evaluate_expression(expr):
    allowed_names = ["x", "y", "z"]
    eval_dict = {}

    for name in allowed_names:
        eval_dict[name] = locals().get(name, None)

    result = eval(expr, {}, eval_dict)
    print(result)

evaluate_expression("x * y + z")

이 예제에서는 evaluate_expression() 함수에서 사용할 수 있는 이름을 allowed_names 리스트에 저장합니다. 그런 다음, locals().get(name, None)을 사용하여 함수의 로컬 범위에서 해당 이름을 가져옵니다. 이렇게 각 이름과 해당 값을 eval_dict 딕셔너리에 저장한 후, 이 딕셔너리를 eval() 함수의 locals 인자로 전달하여 eval() 함수가 제한된 범위에서만 변수를 검색하도록 합니다.

eval() 함수에서 사용할 이름을 제한함으로써 입력에만 의존하도록 제한할 수 있습니다. 이를 통해 사용자 입력과 같은 외부 입력이 예상치 않은 동작을 일으키는 경우를 방지할 수 있습니다.

입력 값을 리터럴로만 제한하기

eval() 함수가 실행할 수 있는 코드의 일부로서 입력값을 사용하는 경우, 입력값이 예기치 않은 코드로 인식되어 해당 코드를 실행할 수 있습니다. 이는 보안적인 취약성을 초래할 수 있으며, 실수로 코드를 스스로 손상시킬 수도 있습니다. 이러한 상황을 방지하기 위해 eval() 함수를 사용할 때 입력값을 리터럴(literal) 값으로 제한하는 것이 좋습니다.

리터럴 값은 코드에서 직접 지정한 값이며 계산되지 않습니다. 예를 들어, 숫자, 문자열, 불리언 값 등이 리터럴 값에 해당합니다. 입력 받은 값을 리터럴 값으로만 사용할 수 있도록 eval() 함수를 호출하기 전에 검증해야 합니다.

예를 들어, 다음과 같은 코드를 작성해보겠습니다:

def evaluate_expression(expr):
    try:
        eval(expr, {}, {})
        print("Expression is a literal value")
    except:
        print("Expression is not a literal value")

evaluate_expression("4 + 2")
evaluate_expression("x + y")

출력 결과는 다음과 같습니다:

Expression is a literal value
Expression is not a literal value

이 예제에서는 eval() 함수를 호출할 때 예외 처리를 사용하여 코드를 실행하고, 예외 처리가 발생한 경우 리터럴 값이 아니라고 출력합니다. 이를 통해 입력값이 리터럴 값인지 여부를 확인할 수 있습니다.

입력 값을 리터럴로 제한함으로써, 리터럴 값이 아닌 코드를 실행하는 상황을 방지할 수 있습니다. 이를 통해 사용자 입력과 같은 외부 입력이 코드 보안에 취약하지 않도록 할 수 있습니다.

eval()과 input() 함께 사용하기

eval() 함수는 사용자로부터 값을 입력받는데 매우 유용한 함수인 input()과 함께 사용할 수 있습니다. input() 함수는 사용자로부터 텍스트를 입력받고, 이를 문자열 형태로 반환합니다. 이렇게 input() 함수를 사용하여 입력받은 문자열을 eval() 함수로 평가할 수 있습니다.

예를 들어, 다음과 같은 코드를 작성해보겠습니다:

expr = input("Enter an expression to evaluate: ")
result = eval(expr)
print(result)

위의 코드를 실행하면 사용자로부터 Enter an expression to evaluate:라는 메시지가 나타나고, 사용자는 평가할 표현식을 입력할 수 있습니다. 그런 다음 eval() 함수를 사용하여 입력한 표현식을 평가하고 결과를 출력합니다.

input() 함수와 eval() 함수를 함께 사용하면 사용자로부터 입력받은 표현식을 동적으로 평가할 수 있습니다. 이를 통해 사용자가 원하는 다양한 표현식을 평가할 수 있습니다.

수학 표현식 평가기 만들기

eval() 함수의 사용 예제로 수학 표현식 평가기를 만들어 보겠습니다. 이 평가기는 사용자로부터 입력받은 수학 표현식을 동적으로 평가하고 결과를 출력하는 간단한 애플리케이션입니다.

다음은 수학 표현식 평가기의 코드 예제입니다:

코드 보기

출력 결과는 다음과 같습니다:

from math import *

def evaluate_expression(expr):
    result = eval(expr, {"__builtins__": {}}, {"__import__": None, "locals": None, "globals": None})
    return result

def main():
    while True:
        expr = input("Enter a math expression (or 'q' to quit): ")
        if expr == "q":
            break
        try:
            result = evaluate_expression(expr)
            print(f"Result: {result}\n")
        except Exception as e:
            print(f"Invalid expression: {e}\n")

if __name__ == "__main__":
    main()

위의 코드는 math 모듈에서 모든 이름(예: sin, cos, log 등)을 가져와서 사용할 수 있도록 설정합니다.

eval() 함수를 사용하여 입력받은 표현식을 평가하는 evaluate_expression() 함수를 만듭니다. 이 함수에서는 __builtins__를 빈 딕셔너리로 설정하여 내장된 이름의 사용을 제한합니다.

main() 함수에서는 사용자로부터 입력받은 수학 표현식을 평가하여 결과를 출력하는 반복문을 만듭니다. 사용자가 “q”를 입력하면 반복문이 종료됩니다. 예외 처리를 사용하여 잘못된 표현식을 처리하고 에러 메시지를 출력합니다.

이렇게 수학 표현식 평가기를 만들면 사용자로부터 입력받은 수학 표현식을 동적으로 평가할 수 있습니다. 사용자는 원하는 어떤 수학 표현식이든 입력할 수 있으며, 프로그램은 입력받은 표현식을 평가하여 결과를 출력합니다.

결론

이 튜토리얼에서는 eval() 함수가 어떻게 작동하는지 배웠고, 파이썬 프로그램에서 안전하고 효과적으로 사용하는 방법을 알아보았습니다. eval() 함수는 문자열 형태나 컴파일된 코드 형태로 임의의 표현식을 동적으로 평가할 수 있는 유용한 함수입니다.

그러나 eval() 함수를 사용할 때 보안적인 문제들을 고려해야 합니다. 이를 최소화하기 위해 전달하는 인자들을 제한하는 방법, 내장된 이름의 사용을 제한하는 방법, 입력에 사용할 수 있는 이름을 제한하는 방법, 입력 값을 리터럴 값으로 제한하는 방법 등을 배웠습니다.

또한, eval() 함수를 사용하여 수학 표현식 평가기를 만드는 예제를 통해 eval() 함수를 실제 문제에 적용하는 방법을 배웠습니다. 이를 통해 eval() 함수의 사용법과 보안적인 문제를 이해할 수 있습니다.

Python 프로그램에서 동적인 표현식 평가가 필요한 경우 eval() 함수를 사용할 수 있습니다. 그러나 사용하기 전에 위에서 설명한 방법들을 고려하여 보안적인 취약성을 방지하는 것이 중요합니다.