Python中的命令行解析工具介绍

2014-01-14
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sys.argv

最简单、最原始的方法就是手动解析了。

import sys
def TestSys():
  for arg in sys.argv[1:]:
    print (arg)

getopt

getopt模块是原来的命令行选项解析器，支持UNIX函数getopt()建立的约定。它会解析一个参数序列，如sys.argv，并返回一个元祖序列和一个非选项参数序列。目前支持的选项语法包括短格式和长格式选项：-a, -bval, -b val, --noarg, --witharg=val, --witharg val。如果只是简单的命令行解析，getopt还是不错的选择。一个例子如下：

try:
    options, remainder = getopt.getopt(sys.argv[1:], 'o:v', ['output=', 'verbose', 'version=',])
except getopt.GetoptError as err:
    print 'ERROR:', err
    sys.exit(1)

简单说明，如果某个单字符选项需要参数，在他后面加冒号；对于长格式选项，要加等号。如果getopt在输入参数中遇到了’–‘，解析会停止。

argparse

optparse was deprecated since version 2.7 and will not be developed further; development will continue with the argparse module.

argparse是python标准库中的模块，以前的optparse已经废弃。利用argparse，可以完成对命令行的参数定义、解析以及后续的处理。一个很简单的例子如下（文件名prog.py，这个例子其实什么也不做）：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser(description="some information here")
args = parser.parse_args()

这样，prog.py就能解析命令行参数了，按照如下方式运行，结果如下：

$ python prog.py
$ python prog.py --help
usage: prog.py [-h]

optional arguments:
  -h, --help  show this help message and exit
$ python prog.py --verbose
usage: prog.py [-h]
prog.py: error: unrecognized arguments: --verbose
$ python prog.py foo
usage: prog.py [-h]
prog.py: error: unrecognized arguments: foo

其实ArgumentParser函数有很多可选参数，prog、usage、description、epilog分别定义解析器的名称、使用说明、描述、最后的结尾描述。使用parents表示共享同一个父类解析器（这样就可以共享父类解析器的参数），而这个父类解析器通常是如下定义：

parent_parser = argparse.ArgumentParser(add_help=False)

此外，formatter_class定义description的显示格式，取值可以是如下三种，具体示例参见此处：

  • RawDescriptionHelpFormatter，
  • RawTextHelpFormatter
  • ArgumentDefaultsHelpFormatter

其它还有很多参数，此处就不一一列举了。

增加参数

ArgumentParser.add_argument(name or flags...[, action][, nargs][, const][, default][, type][, choices][, required][, help][, metavar][, dest])

每个参数解释如下:
name or flags - 参数的名字.
action - 遇到参数时的动作，默认值是store。store_const，表示赋值为const；append，将遇到的值存储成列表，也就是如果参数重复则会保存多个值; append_const，将参数规范中定义的一个值保存到一个列表；count，存储遇到的次数；此外，也可以继承argparse.Action自定义参数解析；
nargs - 参数的个数，可以是具体的数字，或者是?号，当不指定值时对于Positional argument使用default，对于Optional argument使用const；或者是*号，表示0或多个参数；或者是+号表示1或多个参数.
const - action和nargs所需要的常量值.
default - 不指定参数时的默认值.
type - 参数的类型.
choices - 参数允许的值.
required - 可选参数是否可以省略(仅针对optionals).
help - 参数的帮助信息，当指定为argparse.SUPPRESS时表示不显示该参数的帮助信息.
metavar - 在usage说明中的参数名称，对于必选参数默认就是参数名称，对于可选参数默认是全大写的参数名称.
dest - 解析后的参数名称，默认情况下，对于可选参数选取最长的名称，中划线转换为下划线.

一些示例:

# 参数名称为echo
parser.add_argument("echo", help="echo the string you use here")
# 可以增加类型
parser.add_argument("square", help="display a square of a given number",
                type=int)
# 可选参数前面多了--符号，-v是简写形式，store_true说明碰到该参数时保存为true，否则就是false
parser.add_argument("-v", "--verbose", help="increase output verbosity",
                action="store_true")
# 当然，也可以这样写，规定了可选参数的类型和取值范围
parser.add_argument("-v", "--verbosity", type=int, choices=[0, 1, 2],
                help="increase output verbosity")
# count表示遇到该参数几次，值就加几，默认值是0
parser.add_argument("-v", "--verbosity", action="count", default=0,
                help="increase output verbosity")

增加互斥类型的参数：

group = parser.add_mutually_exclusive_group()
group.add_argument("-v", "--verbose", action="store_true")
group.add_argument("-q", "--quiet", action="store_true")

如果必选参数的值以-开头，需要在输入命令时特殊处理：

>>> parser = argparse.ArgumentParser(prog='PROG')
>>> parser.add_argument('foo', nargs='?')
>>> parser.parse_args(['--', '-f'])
Namespace(foo='-f')

Sub-commands

将多个命令组合进一个程序中，使用子解析器来处理命令行的每个部分。就像svn，以及OpenStack各个组件那样。

ArgumentParser.add_subparsers([title][, description][, prog][, parser_class][, action][, option_string][, dest][, help][, metavar])

>>> # create the top-level parser
>>> parser = argparse.ArgumentParser(prog='PROG')
>>> parser.add_argument('--foo', action='store_true', help='foo help')
>>> subparsers = parser.add_subparsers(help='sub-command help')
>>>
>>> # create the parser for the "a" command
>>> parser_a = subparsers.add_parser('a', help='a help')
>>> parser_a.add_argument('bar', type=int, help='bar help')
>>>
>>> # create the parser for the "b" command
>>> parser_b = subparsers.add_parser('b', help='b help')
>>> parser_b.add_argument('--baz', choices='XYZ', help='baz help')
>>>
>>> # parse some argument lists
>>> parser.parse_args(['a', '12'])
Namespace(bar=12, foo=False)
>>> parser.parse_args(['--foo', 'b', '--baz', 'Z'])
Namespace(baz='Z', foo=True)

Partial parsing

ArgumentParser.parse_known_args(args=None, namespace=None)

其实与parse_args()类似，但当碰到多余的参数时不抛出错误，而是返回一个二元组。

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--foo', action='store_true')
>>> parser.add_argument('bar')
>>> parser.parse_known_args(['--foo', '--badger', 'BAR', 'spam'])
(Namespace(bar='BAR', foo=True), ['--badger', 'spam'])

对于argparse的高级使用，建议直接看一下OpenStack中Oslo组件的源码，会受益匪浅的。

docopt

docopt就比较强大了，它是根据你自己写的help messages（文档描述），自动为你生成parser。使用之前需要下载相应的库，这里有个界面可以试用一下docopt的强大，借用官方的一个例子：

"""Usage: arguments_example.py [-vqrh] [FILE] ...
          arguments_example.py (--left | --right) CORRECTION FILE

Process FILE and optionally apply correction to either left-hand side or
right-hand side.

Arguments:
  FILE        optional input file
  CORRECTION  correction angle, needs FILE, --left or --right to be present

Options:
  -h --help
  -v       verbose mode
  -q       quiet mode
  -r       make report
  --left   use left-hand side
  --right  use right-hand side

"""
from docopt import docopt


if __name__ == '__main__':
    arguments = docopt(__doc__)
    print(arguments)

文档描述有两个部分：Usage和Option .
Usage: 以一个空行结束，冒号后面的第一个单词作为程序的名称。名称后面就是参数的描述，可以包括：

  • 必选参数。是全大写的单词或尖括号括起来的的单词
  • 可选参数。需要注意的是，-oiv可以表示-o -i -v。可选参数的形式可以是–input=FILE or -i FILE or even -iFILE.
  • 子命令。

[]表示可选参数，如my_program.py [-hvqo FILE]；
( )表示必选参数，以及没有包含在[]中都作为必选参数。
|表示互斥参数
… 表示接收多个参数值，如my_program.py FILE ...

Options：可选参数的描述。
每一行以- or –开头；同一行相同可选参数以空格隔开；两个或以上的空格分隔描述；可以定义默认值（[default: value]）；

需要注意的是，docopt不能完成argparse具有的参数值校验的功能。目前docopt已经被移植到了Ruby, PHP等语言
更多的例子可以参考这里

clize

clize也比较强大，利用装饰器将函数转换成命令行解析器。github地址：https://github.com/epsy/clize，一个例子：

#!/usr/bin/env python
from clize import run
from sigtools.modifiers import autokwoargs

@autokwoargs
def echo(word, prefix='', suffix=''):
    """Echoes text back

    word: One word or quoted string to echo back

    prefix: Prepend this to each line in word

    suffix: Append this to each line in word
    """
    if prefix or suffix:
        return '\n'.join(prefix + line + suffix
                         for line in word.split('\n'))
    return word

if __name__ == '__main__':
    run(echo)

生成的帮助文档如下：

$ ./echo.py --help
Usage: ./echo.py [OPTIONS] word

Echoes text back

Positional arguments:
  word   One word or quoted string to echo back

Options:
  --prefix=STR   Prepend this to each line in word(default: )
  --suffix=STR   Append this to each line in word(default: )

Other actions:
  -h, --help   Show the help

但个人感觉clize与argparse和docopt比起来，支持的功能相对还比较少，而且不容易上手（因为要熟悉相关的各种装饰器及其参数的使用），要支持高级解析功能，代码写起来比较费劲。

Google开源的库，Fire

Google出手，必是精品，强烈推荐。废话不多说，可以直接看github上的介绍。

Github地址：https://github.com/google/python-fire
如何使用：https://github.com/google/python-fire/blob/master/doc/using-cli.md

argparse在OpenStack中的使用

OpenStack各个组件都有相应的命令行工具，以novaclient为例，就充分利用了argparse来实现命令行的解析。

在novaclient脚本的开始处，就是argparse的典型用法：

其中NovaClientArgumentParser就是继承自argparse.ArgumentParser，接下来就是添加Sub-commands，然后对命令行参数进行解析:

如果熟悉了上面对argparse的讲解，基本上就可以开始进行novaclient的开发了。

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