Python的命令行参数实例详解

0. 命令行参数

通常，对于大型项目程序而言，执行程序的一个必要的步骤是正确处理命令行参数，这些命令行参数是提供给包含某种参数化信息的程序或脚本的参数。例如，在计算机视觉项目中，图像和不同类型的文件通常作为命令行参数传递给脚本，用于使程序可以处理不同图片或者不同类型文件。

命令行参数是参数化程序执行的一种常见且简单的方法，下面主要介绍三种常见的获取和解析命令行参数的方法。

1. sys.argv

为了处理命令行参数，Python 中内置了 sys.argv 模块，通过模块中的 sys.argv 就可以访问到所有的命令行参数，它的返回值是包含所有命令行参数的列表 (list)。当程序执行时，Python 从命令行获取所有值并将它们存储在 sys.argv 列表中。列表的第一个元素 sys.argv[0] 是脚本的完整路径(或脚本名称——取决于具体操作系统)。列表的第二个元素是脚本的第一个命令行参数，即 sys.argv[1]，依此类推。这可以通过下图中清晰的看出，其中 script_1.py 脚本使用两个参数执行：

接下来，让我们看看 sys.argv 是如何工作的，首先编写 scripy_1.py 脚本：

import sys
print("正在运行的脚本名称: '{}'".format(sys.argv[0]))
print("脚本的参数数量: '{}'".format(len(sys.argv)))
print("脚本的参数: '{}'".format(str(sys.argv)))

如果我们不使用任何参数执行这个脚本：

python script_1.py

将会看到如下信息：

正在运行的脚本名称: 'script_1.py'
脚本的参数数量: '1'
脚本的参数: '['script_1.py']'

如果我们使用多个参数执行此脚本:

python script_1.py OpenCV -i test.png

将得到以下信息：

正在运行的脚本名称: 'script_1.py'
脚本的参数数量: '4'
脚本的参数: '['script_1.py', 'OpenCV', '-i', 'test.png']'

如上所示，列表的第一个元素 script_1.py (sys.argv[0]) 是脚本名称。列表的第二个元素 (sys.argv[1]) OpenCV 是脚本的第一个参数。但同时也可以看到，sys.argv 将命令行选项 -i 也识别为参数，这样并不能方便的满足我们的需求，因此引入 getopt 模块来识别命令行选项。

2. getopt

getopt 模块是专门处理命令行参数的模块，用于获取命令行选项和参数。命令行选项使得程序的参数更加灵活，其支持短选项模式(-)和长选项模式(–)。
该模块提供了两个方法及一个异常处理来解析命令行参数。

2.1 getopt.getopt 方法

getopt.getopt 方法用于解析命令行参数列表，其语法格式如下：

getopt.getopt(args, options[, long_options])

方法参数说明如下表所示：

该方法返回值由两个元素组成: 第一个是 (option, value) 元组的列表。 第二个是参数列表，包含那些没有 - 或 – 的参数。
下面编写 script_2.py 脚本进行演示：

import sys
import getopt

def main(argv):
    input_file = ""
    output_file = ""
    # "hi:o:": 短格式分析串, h 后面没有冒号, 表示后面不带参数; i 和 o 后面带有冒号, 表示后面带参数
    # ["help", "input_file=", "output_file="]: 长格式分析串列表, help后面没有等号, 表示后面不带参数; input_file和output_file后面带冒号, 表示后面带参数
    # 返回值包括 `opts` 和 `args`, opts 是以元组为元素的列表, 每个元组的形式为: (选项, 附加参数)，如: ('-i', 'test.png');
    # args是个列表，其中的元素是那些不含'-'或'--'的参数
    opts, args = getopt.getopt(argv[1:], "hi:o:", ["help", "input_file=", "output_file="])

    for opt, arg in opts:
        if opt in ("-h", "--help"):
            print('script_2.py -i <input_file> -o <output_file>')
            print('or: test_arg.py --input_file=<input_file> --output_file=<output_file>')
            sys.exit()
        elif opt in ("-i", "--input_file"):
            input_file = arg
        elif opt in ("-o", "--output_file"):
            output_file = arg
    print('输入文件为：', input_file)
    print('输出文件为：', output_file)

    # 打印不含'-'或'--'的参数
    for i in range(0, len(args)):
        print('不含'-'或'--'的参数 %s 为：%s' % (i + 1, args[i]))
        
if __name__ == "__main__":
    main(sys.argv)

使用带有命令行选项的命令执行此脚本，以下两种方式是等价的：

# 方式1
python scripy_1.py -i test.png -o output.png OpenCV
# 方式2
python scripy_1.py --input_file test.png --output_file output.png OpenCV

输出得到以下信息：

输入文件为： test.png
输出文件为： output.png
不含'-'或'--'的参数 1 为：OpenCV

2.2 Exception getopt.GetoptError

在参数列表中没有找到所传递参数，或选项的需要的参数为空时会触发该异常。异常的参数是一个字符串，表示错误的原因。属性 msg 和 opt 为相关选项的错误信息。
在上述代码中添加异常处理，检查此错误信息：

# ...
def main(argv):
    input_file = ""
    output_file = ""
    try:
        opts, args = getopt.getopt(argv[1:], "hi:o", ["help", "input_file=", "output_file="])
    except getopt.GetoptError as e:
        print(e.msg)
        print(e.opt)
        sys.exit(2)
# ...

使用错误的格式选项传递参数执行脚本：

python scripy_1.py -f

输出以下错误信息：

option -f not recognized
f

3. argparse

当程序中使用采用复杂参数或多个文件名时，推荐使用 Python 的 argparse 库，它以系统的方式处理命令行参数，从而可以编写用户友好的命令行程序。Python 标准库 argparse 同样也是用于解析命令行参数的模块。首先，由程序确定所需的参数，然后， argparse 将这些参数解析为 sys.argv。此外，argparse 会生成帮助和使用信息提示，并在提供无效参数时发出错误。

为了介绍此模块，编写 script_3.py，如下所示：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.parse_args()

不带参数运行此脚本不会向 stdout 显示任何内容。但是，如果使用 --help 或 -h 选项，将得到脚本的使用信息提示：

usage: scripy_3.py [-h]
optional arguments:
-h, --help show this help message and exit

指定其他参数会导致错误，例如使用如下命令：

scripy_3.py -i

则会报导致错误：

usage: scripy_3.py [-h]
argparse_minimal.py: error: unrecognized arguments: -i

由于未定义参数，因此不允许其他参数，接下来就添加一个参数，编写 script_4.py 脚本：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("first_argument", help="this is the string text in connection with first_argument")
args = parser.parse_args()
print(args.first_argument)

这里添加了 add_argument() 方法。此方法用于指定程序将接受哪些命令行选项，此处添加了 first_argument 参数。此外， argparse 模块存储所有参数，将其名称与每个添加参数的名称相匹配——在此处为 first_argument 。为了获得参数值，需要使用 args.first_argument。

如果此脚本以下示方法执行，则输出为 10：

python scripy_4.py 10

但如果脚本在没有参数的情况下执行，则将输出以下信息：

usage: scripy_4.py [-h] first_argument
scripy_4.py: error: the following arguments are required: first_argument

最后，如果我们使用 -h 选项执行脚本，输出将如下所示：

usage: scripy_4.py [-h] first_argument

positional arguments:
  first_argument  this is the string text in connection with first_argument

optional arguments:
  -h, --help      show this help message and exit

默认情况下，argparse 将提供的选项视为字符串。因此，如果参数不是字符串，则应使用 type 选项。使用 script_5.py 脚本，其中添加了两个参数，这两个参数是 int 类型：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("first_number", help="first number to be added", type=int)
parser.add_argument("second_number", help="second number to be added", type=int)
args = parser.parse_args()
print("args: '{}'".format(args))
print("the sum is: '{}'".format(args.first_number + args.second_number))
args_dict = vars(parser.parse_args())
print("args_dict dictionary: '{}'".format(args_dict))
print("first argument from the dictionary: '{}'".format(args_dict["first_number"]))

在前面的示例中，通过调用 vars() 函数将参数存储在字典中：

args_dict = vars(parser.parse_args())
print("args_dict dictionary: '{}'".format(args_dict))
print("first argument from the dictionary: '{}'".format(args_dict["first_number"]))

如果不带参数执行脚本：

python script_5.py

则输出如下：

usage: scripy_5.py [-h] first_number second_number
scripy_5.py: error: the following arguments are required: first_number, second_number

此外，如果我们使用 -h 选项执行脚本：

python script_5.py --help

输出将如下所示：

usage: scripy_1.py [-h] first_number second_number

positional arguments:
  first_number   first number to be added
  second_number  second number to be added

optional arguments:
  -h, --help     show this help message and exit

如果此脚本以如下方式执行：

python script_5.py 123 456

则输出如下：

args: 'Namespace(first_number=123, second_number=456)'
the sum is: '579'
args_dict dictionary: '{'first_number': 123, 'second_number': 456}'
first argument from the dictionary: '123'

更多 argparse 的高级介绍可以在官方文档中看到，其中包括了大量示例。

总结

到此这篇关于Python命令行参数详解的文章就介绍到这了,更多相关Python命令行参数内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！