在Python中重新创建“私有”类变量

Question

我已经阅读了许多有关Python为什么没有真正私有变量的SO线程，对于大多数应用程序，我都能理解。

这是我的问题：我正在创建一个班级项目。在这个班级项目中，学生设计一个代理来参加选择题测试。我们希望能够立即评分以便代理可以从之前的错误答案中学习。因此，我们需要将每个问题的正确答案存储在程序中。学生在本地机器上运行这些项目，因此他们可以看到所有测试者的代码。他们无法修改它--当他们提交时，我们会覆盖他们对测试者代码所做的任何更改。他们只需提交代表其代理的新文件。

在Java中，这很简单。在Problem类中，有一个private的correctAnswer变量。correctAnswer始终存储问题的正确答案。代理只能通过checkAnswer方法读取correctAnswer，并且为了调用checkAnswer，代理必须实际给出不能在之后更改的问题答案。

我需要在Python中重新创建这种行为，到目前为止我束手无策。似乎无论在程序的哪个位置存储correctAnswer，代理都可以访问它--我熟悉下划线约定，但在这个问题中，我需要代理无法访问正确答案。我唯一能想到的是在测试学生代码时将correctAnswer命名为不同的名称，以便他们的代理无法预测它将被称为什么，但这是一个不优雅的解决方案。

有什么建议吗？只要我们可以检测到代理何时读取它（以便我们可以在那之后将'代理答案'变量设置为只读...尽管然后我也需要一种方法来做到这一点，oof），代理就可以阅读correctAnswer。

- David

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这里的目标是通过防止学生查看correctAnswer变量来防止作弊吗？那么只看他们提交的代码不就可以确定吗？ - dano

在Java中，如果你依赖于private来防止访问，那么你将容易受到反射字段访问的攻击，例如Problem.class.getDeclaredField("correctAnswer").get(problem)。 - user2357112

@dano 有数百名学生和一名评分员。检查每个学生的代码并不是一个真正的选择。理论上，我们可以自动搜索学生代码中的变量名称，但这并不完美。 - David

Answer 1

改变规则。不要将正确答案存储在程序中，而是将其存储在安全的服务器上：

def checkAnswer(studentAnswer):
    response = requests.get('http://teacher-server.example.edu/checkAnswer?%s'%studentAnswer)
    return response.text == 'Yes'

- Robᵩ

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我们的许多学生在海外，网络不稳定。这是不能接受的。 - David

Answer 2

您可以在重写测试程序时更改correctAnswer属性的名称。这将立即破坏所有依赖于正确答案名称的解决方案。

此外，您可以运行两个版本的测试程序并比较输出结果。如果有差异，则他们的代码以某种方式依赖于属性名称。

- skyler

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这基本上就是我们要使用的。虽然不是理想的，但已经足够好了。谢谢！ - David

Answer 3

查看覆盖类的

__getattr__

方法。当引用类属性时，就会调用这个方法。您可以控制类在像下面这样的语句中返回什么和不返回什么：

x = myClass.myAttribute

被用于编程。

- derricw

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我认为这是最好的回答，符合提问者对隐私的需求。但在我看来，私有方法不是隐藏信息的好方法，除非你只是想隐含地隐藏信息。 - Quentin Engles

学生总是可以绕过__getattr__并查找__getattr__将要查找数据的任何地方，因此这并没有真正解决问题。 - user2357112

Answer 4

无论你做什么，都不能保证学生的Python代码无法访问或修改由同一解释器中运行的你的Python代码创建的任何对象。像覆盖__getattr__这样的东西可以通过使用object.__getattribute__来绕过。你的学生可以“猴子补丁”测试代码以实现他们想要的效果，而不必修改源代码。与Java不同，Python并没有假装成为一种安全语言。你要么需要检查代码，要么将测试代码移动到另一个进程中。

multiprocessing模块可能会帮助你做到这一点。例如：

import multiprocessing as mp
import multiprocessing.managers

class Problem(object):
    def __init__(self, correctAnswer):
        self.answer = None
        self.correctAnswer = correctAnswer

    def checkAnswer(self, answer):
        if self.answer == None:
            self.answer = answer
        return self.answer == self.correctAnswer

    def __getstate__(self):
        raise ValueError("don't pickle me");

class Problem_proxy(mp.managers.BaseProxy):
    def checkAnswer(self, answer):
        return self._callmethod("checkAnswer", (answer,))

class mymanager(mp.managers.BaseManager):
    pass

mymanager.register("Problem", Problem, Problem_proxy)

def other_process(problems):
    # uncommenting either of these should cause an exception
    # print problems[0].correctAnswer
    # print problems[0]._getvalue().correctAnswer

    import agent       # module provide by the student
    agent.answer_problems(problems)

def main():
    manager = mymanager()
    manager.start()

    meaningoflife = manager.Problem(42)
    problems = [meaningoflife]

    proc = mp.Process(target = other_process,
              args = ([meaningoflife],))
    proc.start()
    proc.join()


if __name__ == "__main__":
    main()

即使这样，仍然存在许多漏洞。例如，学生的代码可以读取您的测试器代码模块并检查答案。要真正安全，您需要建立某种客户端/服务器模型，其中测试器代码在不同用户帐户上运行。

- Ross Ridge

Answer 5

在测试器上，您可以将correctAnswer定义为属性，并在除已知代码以外的任何调用它时引发异常。

这可以通过内省实现，但并不美观：

import inspect

class Problem(object):
    @property
    def correctAnswer(self):
        frm = inspect.currentframe()
        caller = inspect.getouterframes(frm)[0]

        _,_,_,name,_,_ = caller

        if name != YOUR_TESTING_FUNCTION:
            raise BadStudentError()

        return self._correctAnswer

请注意，这意味着您需要定义_correctAnswer，但它只能在您的代码版本中存在（您可以在他们的版本中使用.correctAnswer；使用@property的美妙之处在于这种替换对调用者是透明的）。

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当然，虽然上述解决方案可以让您知道学生是否尝试访问正确答案，但它有点不太正规。

然而，我个人认为，在服务器上检查学生的答案会更加优雅。 通过这样做，您可以控制整个过程，并轻松确保代理提交后答案不会被更改。

如果编写简单的http查询超出了学生的能力范围，您可以包含一个帮助方法（checkAnswer或类似方法），为他们执行此过程。

- sapi