Python 内置函数 compile 的用法详解

compile() 是用来把字符串代码编译成字节码对象的内置函数，主要用在动态执行代码的场景。它有三个参数：source（代码字符串）、filename（文件名标识）、mode（编译模式）。

三种模式：

• 'exec'：编译模块级代码，返回的代码对象可以用 exec() 执行
• 'eval'：编译单个表达式，返回的代码对象可以用 eval() 执行并返回结果
• 'single'：交互式单条语句，类似 Python shell

基本用法：

# exec 模式 - 执行多行代码
code_str = """
x = 10
y = 20
print(f'Sum: {x + y}')
"""
compiled = compile(code_str, '<string>', 'exec')
exec(compiled)  # 输出: Sum: 30

# eval 模式 - 计算表达式
expr = "3 * 4 + 5"
compiled = compile(expr, '<string>', 'eval')
result = eval(compiled)  # result = 17

# single 模式 - 交互式语句
single_code = "print('Hello, World!')"
compiled = compile(single_code, '<string>', 'single')
exec(compiled)  # 输出: Hello, World!

实际应用场景：

1. 动态代码执行：从配置文件或数据库读取代码逻辑

user_logic = "result = [i**2 for i in range(5)]"
compiled = compile(user_logic, '<user_code>', 'exec')
namespace = {}
exec(compiled, namespace)
print(namespace['result'])  # [0, 1, 4, 9, 16]

1. 表达式计算器：

def safe_calculator(expression, variables=None):
    """安全计算数学表达式"""
    if variables is None:
        variables = {}
    try:
        compiled = compile(expression, '<calc>', 'eval')
        return eval(compiled, {"__builtins__": {}}, variables)
    except Exception as e:
        return f"Error: {e}"

# 使用示例
result = safe_calculator("a + b * 2", {'a': 5, 'b': 3})
print(result)  # 11

1. 模板引擎简化版：

template = "Welcome {name}, your score is {score:.2f}"
context = {'name': 'Alice', 'score': 95.5}

# 动态生成格式化代码
code = f"f'{template}'"
compiled = compile(code, '<template>', 'eval')
result = eval(compiled, {}, context)
print(result)  # Welcome Alice, your score is 95.50

重要细节：

• filename 参数只是标识符，可以是任意字符串，但在错误跟踪中会显示
• 编译后的代码对象可以重复使用，提高多次执行的性能
• 使用 compile() + exec() 比直接 exec() 字符串更高效，特别是重复执行时
• 安全警告：永远不要编译执行不可信的代码，这有严重的安全风险

性能对比：

import timeit

code_to_repeat = "sum(i**2 for i in range(1000))"

# 直接 exec
t1 = timeit.timeit(lambda: exec(code_to_repeat), number=1000)

# 先编译再执行
compiled = compile(code_to_repeat, '<test>', 'exec')
t2 = timeit.timeit(lambda: exec(compiled), number=1000)

print(f"Direct exec: {t1:.4f}s")
print(f"Compiled then exec: {t2:.4f}s")
# 通常编译后执行快 2-5 倍

简单说就是：需要动态执行代码时用 compile()，但要注意安全。