如何使用 Python 解析并逐项验证逻辑表达式

本文介绍如何利用 python 的 `ast`（abstract syntax tree）模块安全地解析字符串形式的布尔逻辑表达式，提取原子比较项与逻辑运算符，并按执行顺序逐项求值、展示中间结果，避免 `eval()` 的安全风险。

在实际开发中，我们常需动态解析用户输入或配置文件中的逻辑条件（如 (a > b or a > c) and a

以下是一个完整、可运行的教程实现，支持 and/or 逻辑组合与常见比较运算符（>, =,

import ast  def evaluate_comparison(node):     """安全求值单个比较表达式（仅支持字面量操作数）"""     try:         left = ast.literal_eval(node.left)         right = ast.literal_eval(node.comparators[0])     except (ValueError, TypeError):         raise ValueError("仅支持字面量（如数字、字符串、布尔值）作为比较操作数")      op_type = type(node.ops[0]).__name__     op_map = {         'Lt': lambda l, r: l < r,         'Gt': lambda l, r: l > r,         'LtE': lambda l, r: l <= r,         'GtE': lambda l, r: l >= r,         'Eq': lambda l, r: l == r,         'NotEq': lambda l, r: l != r,     }     if op_type not in op_map:         raise ValueError(f"不支持的比较操作符: {op_type}")      return op_map[op_type](left, right)  def get_op_symbol(op_name):     """将 AST 操作符类名映射为可读符号"""     symbol_map = {         'Lt': '<', 'Gt': '>', 'LtE': '<=', 'GtE': '>=',         'Eq': '==', 'NotEq': '!='     }     return symbol_map.get(op_name, op_name)  def process_node(node, indent=''):     """递归遍历 AST 节点，生成带结果的结构化描述"""     if isinstance(node, ast.BoolOp):  # 处理 and/or         op_name = type(node.op).__name__         op_symbol = 'and' if op_name == 'And' else 'or'          # 逐个处理子表达式（模拟短路逻辑：此处仅展示，不实际跳过）         results = []         for i, value_node in enumerate(node.values):             sub_result = process_node(value_node, indent + "  ")             results.append(sub_result)          # 拼接为 "A and B" 或 "A or B" 形式（保留原始嵌套结构）         joined = f" {op_symbol} ".join(results)         return f"({joined})"      elif isinstance(node, ast.Compare):  # 处理 a > b 等比较         result = evaluate_comparison(node)         left_str = ast.unparse(node.left).strip()         op_str = get_op_symbol(type(node.ops[0]).__name__)         right_str = ast.unparse(node.comparators[0]).strip()         return f"{indent}{left_str} {op_str} {right_str} → {result}"      elif isinstance(node, ast.Expression):         return process_node(node.body, indent)      else:         raise TypeError(f"不支持的 AST 节点类型: {type(node).__name__}")  # ✅ 使用示例 if __name__ == "__main__":     # 示例表达式（注意：变量名需替换为具体字面量，因 ast.literal_eval 不支持变量）     expr = "(3 > 2 or 3 > 4) and 3 < 5"      try:         tree = ast.parse(expr, mode='eval')         output = process_node(tree)         print(f"表达式: {expr}")         print(f"解析结果:n{output}")         # 最终布尔结果（用于验证）         final = eval(expr)  # 此处仅作对比，生产环境请用更安全方式         print(f"最终结果: {final}")     except Exception as e:         print(f"解析失败: {e}")

关键说明与注意事项：

• ✅ 安全性优先：全程使用 ast.literal_eval() 替代 eval()，仅允许解析基本字面量（int, Float, str, bool, None, tuple, list, dict），杜绝任意代码执行风险。
• ⚠️ 变量限制：当前实现要求表达式中所有操作数均为字面量（如 3, "hello"）。若需支持变量（如 a > b），需额外构建符号表（symbol table）并在 evaluate_comparison 中查表取值，切勿拼接字符串后调用 eval。
• ? 短路逻辑模拟：上述 process_node 展示了所有子表达式，但未真正实现 and/or 的短路跳过（因目标是“逐项验证”而非优化执行）。如需严格模拟 python 短路行为，可在 BoolOp 分支中添加条件判断逻辑。
• ? 扩展性：可轻松扩展支持 not、链式比较（如 1

通过此方法，你不仅能安全拆解任意复杂逻辑表达式，还能获得清晰的执行路径与中间结果，极大提升调试效率与系统可解释性。

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