Ruby: анализ, замена и оценка строковой формулы

Хорошо, теперь это абсолютно безопасно. Клянусь!

Обычно я бы клонировал переменную formula, но в этом случае, поскольку вы беспокоитесь о враждебном пользователе, я очистил переменную на месте:

class Evaluator

  def self.formula(formula, values)
    # remove anything but Q's, numbers, ()'s, decimal points, and basic math operators 
    formula.gsub!(/((?![qQ0-9\s\.\-\+\*\/\(\)]).)*/,'').upcase!
    begin
      formula.gsub!(/Q\d+/) { |match|
        ( 
          values[match.to_sym] && 
          values[match.to_sym].class.ancestors.include?(Numeric) ?
          values[match.to_sym].to_s :
          '0'
        )+'.0'
      }
      instance_eval(formula)
    rescue Exception => e
      e.inspect
    end
  end

end

f = '(q1 + (q2 / 3) + q3 + (q4 * 2))'  # some crazy formula for this survey
values = {:Q2 => 1, :Q4 => 2}  # values for substitution 
puts "formula: #{f} = #{Evaluator.formula(f,values)}"  
=> formula: (0.0 + (1.0 / 3) + 0.0 + (2.0 * 2)) = 4.333333333333333

f = '(Q1 + (Q2 / 3) + Q3 + (Q4 * 2)) / 2'  # some crazy formula for this survey
values = {:Q1 => 1, :Q3 => 2}  # values for substitution 
puts "formula: #{f} = #{Evaluator.formula(f,values)}"  
=> formula: (1.0 + (0.0 / 3) + 2.0 + (0.0 * 2)) / 2 = 1.5

f = '(Q1 + (Q2 / 3) + Q3 + (Q4 * 2)) / 2'  # some crazy formula for this survey
values = {:Q1 => 'delete your hard drive', :Q3 => 2}  # values for substitution 
puts "formula: #{f} = #{Evaluator.formula(f,values)}"  
=> formula: (0.0 + (0.0 / 3) + 2.0 + (0.0 * 2)) / 2 = 1.0

f = 'system("ruby -v")'  # some crazy formula for this survey
values = {:Q1 => 'delete your hard drive', :Q3 => 2}  # values for substitution 
puts "formula: #{f} = #{Evaluator.formula(f,values)}"  
=> formula: ( -) = #<SyntaxError: (eval):1: syntax error, unexpected ')'>

Возможно, это не стоит усилий, но если бы мне пришлось это делать, я бы использовал Treetop для определения грамматика разбора. Существуют даже примеры использования таких грамматик в стиле PEG для простой арифметики, так что вы будете на 90 % использовать грамматику и большую часть пути к оценке взвешивания.

Используйте Dentaku:

Dentaku — это синтаксический анализатор и оценщик для языка математических и логических формул, который позволяет во время выполнения связывать значения с переменными, на которые ссылаются формулы. Он предназначен для безопасной оценки ненадежных выражений, не открывая дыр в безопасности.

Вы можете использовать RubyParser для интерпретации выражения e, итерируемого узлами, чтобы проверить, существует ли какой-либо опасный код, например вызов функции. Смотреть:

require 'ruby_parser'
def valid_formula?(str, consts=[])
  !!valid_formula_node?(RubyParser.new.process(str), consts)
rescue Racc::ParseError
  false
end
def valid_formula_node?(node, consts)
  case node.shift
  when :call
    node[1].to_s !~ /^[a-z_0-9]+$/i and
    valid_formula_node?(node[0], consts) and
    valid_formula_node?(node[2], consts)
  when :arglist
    node.all? {|inner| valid_formula_node?(inner, consts) }
  when :lit
    Numeric === node[0]
  when :const
    consts.include? node[0]
  end
end

Это просто разрешает операторы, числа и определенные константы.

valid_formula?("(Q1 + Q2 + Q3) / 2", [:Q1, :Q2, :Q3]) #=> true
valid_formula?("exit!", [:Q1, :Q2, :Q3])              #=> false
valid_formula?("!(%&$)%*", [:Q1, :Q2, :Q3])           #=> false

Касательно 2) Несмотря на то, что это уродливо, вы можете просто создать хэш со значениями по умолчанию и убедиться, что это не работает, когда на нем вызывается to_s (я же сказал, что это уродливо, верно?):

>> class NaN ; def to_s; raise ArgumentError ; end; end #=> nil
>> h = Hash.new { NaN.new } #=> {}
>> h[:q1] = 12 #=> 12
>> h[:q1] #=> 12
>> h[:q2]
ArgumentError: ArgumentError

Re 3) Просто убедитесь, что в вашем расчете есть хотя бы один поплавок. Самый простой способ - просто превратить все предоставленные значения в числа с плавающей запятой во время замены:

>> result = f.gsub(/(Q\d+)/) {|m| values[$1.to_sym].to_f } #=> "(1.0 + 2.0 + 2.0) / 2"
>> eval result #=> 2.5

Касательно 4) вы можете прочитать о $SAFE. «Кирка» на самом деле содержит пример evalввода чего-либо, введенного в веб-форму:

http://ruby-doc.org/docs/ProgrammingRuby/html/taint.html

Это если вы действительно хотите пойти по маршруту eval, не игнорируйте альтернативы, представленные в этом обсуждении.