Python命令行工具开发之二：使用optparse模块编写命令行工具

简介

Python标准库的optparse模块，有一个非常好的选项解析功能，来处理创建一个高质量的命令行工具相关复杂事务，进行高质量的命令行工具开发。尽管该模块从Python 2.7版本已经被argparse替代，但现存代码中仍有大量基于optparse模块的实现，需要了解这个模块的使用方法。本文将简要介绍optparse模块的各种使用模式，以快速掌握该模块的使用方法。

非选项使用模式

非选项模式是optparse的简单使用模式，尽管没有选项，但是仍然发挥了optparse的长处。

#!/usr/bin/env python'''Created on May 17, 2017@author: bob'''import optparseimport osdef main():    p = optparse.OptionParser(description="Python 'ls' command clone",                               prog="pyls", version="0.1a",                               usage="%prog [directory]")        options, arguments = p.parse_args()        #check the argument number, only accept one argument    if len(arguments) == 1:         path = arguments[0]                for filename in os.listdir(path):            print filename    else:        #print help information        p.print_help()if __name__ == '__main__':    main()

在这个例子中，通过Python实现了ls命令，并接受一个参数，指定执行pyls.py命令的路径。尽管并没有使用选项功能，但是仍然可以通过optparse来处理程序流。
在创建OptionParser实例时，并不要求提供输入参数，但用户可以根据自己的需要来提供输入参数，定制OptionParser实例。OptionParser常用的参数使用方法如下：
usage: 缺省为"%prog [options]"。该值用于指导用户如何使用该程序。
version: 显示程序版本信息
description: 提供如何使用该程序的文本描述信息
prog: 提供扩展usage和version选项里%prog参数

parse_args()函数方法用于解析命令行参数，并返回(options, args)元组数据，其中options存储返回的输入选项的解析数据，args为所有已经被处理的选项后的剩余位置参数。

脚本执行结果：

bob@ubuntu:~/workspace/PythonStudy/clis$ ./pyls.pyUsage: pyls [directory]Python 'ls' command cloneOptions:  --version   show program's version number and exit  -h, --help  show this help message and exitbob@ubuntu:~/workspace/PythonStudy/clis$ ./pyls.py .pyls.py__init__.pysysargv.pyhello_world_optparser.pyhello_world_optparse1.py

True/False使用模式

在程序中使用一个选项来设置True或False是非常有帮助的。这其中的典型示例涉及设置"--quite"选项（该参数关闭所有标准输出）和"--verbose"选项（将触发额外输出）。

#/usr/bin/python# -*- coding: UTF-8 -*-'''Created on 2017年5月28日@author: bob'''import optparseimport osdef main():    p = optparse.OptionParser(description="Python 'ls' command clone", prog="pyls",                              version="0.1a", usage="%prog [directory]")    p.add_option("--verbose", "-v", action="store_true",                  help="Enables verbose output", dest="verbose", default=True)    p.add_option("--quiet", "-q", action="store_false",                  help="Disables verbose output", dest="verbose")        options, arguments = p.parse_args()    if len(arguments) == 1:        if options.verbose:            print "Verbose mode enabled"                    path = arguments[0]                for filename in os.listdir(path):            if options.verbose:                print "Filename: %s" % filename            else:                print filename    else:        p.print_help()if __name__ == '__main__':    main()

当用户设置了"--verbose"和"--quiet"选项，并同时将dest设置为verbose。但两者的action和default并不相同:其中"--verbose"选项的action设置为"store_true"， default设置为True；"--quiet"选项的action设置为"store_false", 使用缺省的default值None。这样，用户如果不提供选项或-v选项时，使能详细输出；否则，禁用详细输出功能。
这是在optparse中有关使用True/False选项最为精华的内容。

计数选项使用模式

在典型的Unix命令行工具中，如tcpdump，如果你指定了-vvv，相比于仅使用-v或-vv将获得更多的详细信息的输出。可以让optparse做同样的事情，通过添加一个计数器，对每次指定的选项计数。

#/usr/bin/python# -*- coding: UTF-8 -*-'''Created on 2017��528日@author: bob'''import optparseimport osdef main():    p = optparse.OptionParser(description="Python 'ls' command clone",                              prog="pyls", version="0.1a",                              usage="%prog [directory]")    p.add_option("-v", action="count", dest="verbose")    options, arguments = p.parse_args()    if len(arguments) == 1:        if options.verbose:            print "Verbose mode enable at level: %s" % options.verbose                    path = arguments[0]        for filename in os.listdir(path):            if options.verbose == 1:                print filename            elif options.verbose == 2:                print "Filename: %s" % filename            else:                fullpath = os.path.join(path, filename)                print "Filename: %s | Byte Size: %s" % (filename, os.path.getsize(fullpath))                else:        p.print_help()if __name__ == '__main__':    main()

通过使用一个自动增加计数的设计模式，可以确保仅一个选项，却可以做三件不同的事情。用户在执行该脚本时，可以使用-v, -vv, -vvv选项来显示不同的文件信息。

选项使用模式

有时展示选项的一些选择是比较容易的。在上面的例子中，可以创建选项的"--verbose"和"--quiet",可以让其从"--chatty"选择的结果中进行选择。

#/usr/bin/python# -*- coding: UTF-8 -*-'''Created on 2017��5��29��@author: bob'''import optparseimport osdef main():    p = optparse.OptionParser(description="Python 'ls' command clone",                              prog="pyls",                               version="0.1a",                              usage="%prog [directory]")    p.add_option("--chatty", "-c", action="store", type="choice",                 dest="chatty",                  choices=["normal", "verbose", "quiet"],                 default="normal")        options, arguments = p.parse_args()    print options        if len(arguments) == 1:        if options.chatty == "verbose":            print "Verbose mode enabled"                path = arguments[0]        for filename in os.listdir(path):            if options.chatty == "verbose":                print "Filename: %s " % filename            elif options.chatty == "quiet":                pass            else:                print filename    else:        p.print_help()if __name__ == '__main__':    main()

在该例子中，-c选项仅接受normal、verbose、quiet选项，如果输入选项错误，optparse模块将输出错误提示信息。

多参数的选项使用模式

默认情况下，一个optparse选项只能有一个参数，但是可以指定参数的个数。如果nargs参数大于1，命令行需要提供多个参数，并且所有的参数都会按照type类型进行转换，并以元组的形式存储在dest中。实际的例子如下：

#/usr/bin/python# -*- coding: UTF-8 -*-'''Created on 2017��5��29��@author: bob'''import optparseimport osdef main():    p = optparse.OptionParser(description="Lists content of two directories",                              prog="pymultils",                              version="0.1a",                              usage="%prog [--dir dir1 dir2]")    p.add_option("--dir", action="store", dest="dir", nargs=2)    options, arguments = p.parse_args()    if options.dir:        for dir in options.dir:            print "Listing of %s\n" % dir                        for filename in os.listdir(dir):                print "    %s" % filename    else:        p.print_help()if __name__ == '__main__':    main()

组选项使用模式

当需要处理很多选项时，可以对选项进行分组以更好的输出帮助信息。一个OptionParse对象可以包含几个选项组，每个选项组可以包含几个选项。这并不影响选项的解析，仅为了更好的对帮助信息分类，方便用户使用。

#/usr/bin/python# -*- coding: UTF-8 -*-'''Created on 2017��5��29��@author: bob'''from optparse import OptionParser, OptionGroupdef main():    usage = "usage: %prog [options] arg1 arg2"    parser = OptionParser(usage=usage, version="0.1a")    parser.add_option("-v", "--verbose",                      action="store_true", dest="verbose", default=True,                      help="make lots of noise [default]")    parser.add_option("-q", "--quiet",                      action="store_false", dest="verbose",                      help="be vewwy quiet (I'm hunting wabbits)")    parser.add_option("-f", "--filename",                      metavar="FILE", help="write output to FILE")    parser.add_option("-m", "--mode",                      default="intermediate",                      help="interaction mode: novice, intermediate, "                           "or expert [default: %default]")    group = OptionGroup(parser, "Dangerous Options",                        "Caution: use these options at your own risk.  "                        "It is believed that some of them bite.")    group.add_option("-g", action="store_true", help="Group option.")    parser.add_option_group(group)        group = OptionGroup(parser, "Debug Options")    group.add_option("-d", "--debug", action="store_true",                     help="Print debug information")    group.add_option("-s", "--sql", action="store_true",                     help="Print all SQL statements executed")    group.add_option("-e", action="store_true", help="Print every action done")    parser.add_option_group(group)        (options, args) = parser.parse_args()    print options    print args    if __name__ == '__main__':    main()

命令的帮助信息显示如下：

Usage: test_optparse.py [options] arg1 arg2Options:  --version             show program's version number and exit  -h, --help            show this help message and exit  -v, --verbose         make lots of noise [default]  -q, --quiet           be vewwy quiet (I'm hunting wabbits)  -f FILE, --filename=FILE                        write output to FILE  -m MODE, --mode=MODE  interaction mode: novice, intermediate, or expert                        [default: intermediate]  Dangerous Options:    Caution: use these options at your own risk.  It is believed that some    of them bite.    -g                  Group option.  Debug Options:    -d, --debug         Print debug information    -s, --sql           Print all SQL statements executed    -e                  Print every action done

总结

本文介绍了optparse常见的集中使用模式，可以快速帮助读者写出高质量的命令行工具。但很多细节的内容，仍需要在使用的过程中参考编程手册。

参考资料

1.  Python for UNIX and Linux System Administration

2.  Python Manual 2.7.13