getopt函数，命令选项解析函数的分析

Linux下getopt()函数的使用

简述：在linux下我们都熟悉，假设我的程序编译后生成可执行文件为cct，在自己编译的程序运行前我们会输入
./cct -选项 + 参数（可有可无），而这里的选项和参数将被传入给main函数，使用getopt()函数进行解析，和参数匹配等从而发挥用户想达成的作用；

具体用法解释如下：

getopt()函数包含于unistd.h头文件中，是用来解析命令行选项和参数意义分析的函数；
函数原型如下：
int getopt(int argc,char * const argv[ ],const char * optstring);
前两个参数是main()函数的两个参数！
第三个参数是个字符串，我们可以叫他选项字符串；
返回值为int类型，我们都知道char类型是可以转换成int类型的，每个字符都有他所对应的整型值，其实这个返回值返回的就是一个字符，叫选项字符;
下面具体了解下getopt()函数的作用吧;
与此函数有关的几个全局变量：
extern char* optarg;
extern int optind;
extern int opterr;
extern int optopt;
1.保存选项的参数的；
2.用来记录下一个检索位置；
3.表示的是是否将错误信息输出到stderr，为0时表示不输出;
4.表示不在选项字符串optstring中的选项;
在linux下大家都用过这样一条指令：gcc helloworld.c -o helloworld.out; 这条指令中的-o就是命令行的选项，而后面的helloworld.out就是-o选项所携带的参数。当然熟悉shell指令的人都知道,有些选项是不用带参数的，而这样不带参数的选项可以写在一起，比如说有两个选项-c和-d，这两个选项都不带参数,那么他们是可以写在一起，写成-cd的。实际的例子：当我们删除一个文件夹时可以使用指令 rm 目录名 -rf，本来-r表示递归删除，就是删除文件夹中所有的东西，-f表示不提示就立刻删除，他们两个都不带参数，这时他们就可以写在一起。
"a:b:cd::e"，这就是一个选项字符串。对应到命令行就是-a ,-b ,-c ,-d, -e 。冒号又是什么呢？ 冒号表示参数，一个冒号就表示这个选项后面必须带有参数（没有带参数会报错哦），但是这个参数可以和选项连在一起写，也可以用空格隔开，比如-a123 和-a   123都表示123是-a的参数；两个冒号的就表示这个选项的参数是可选的，即可以有参数，也可以没有参数，但要注意有参数时，参数与选项之间不能有空格，这一点和一个冒号时是有区别的。
例：
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char * argv[])
{
    
    int ch;
    printf("\n\n");
    printf("optind:%d，opterr：%d\n",optind,opterr);
    printf("--------------------------\n");
       while ((ch = getopt(argc, argv, "ab:c:de::")) != -1)
       {
        printf("optind: %d\n", optind);
           switch (ch) 
        {
               case 'a':
                       printf("HAVE option: -a\n\n");   
                       break;
               case 'b':
                       printf("HAVE option: -b\n"); 
                       printf("The argument of -b is %s\n\n", optarg);
                       break;
               case 'c':
                       printf("HAVE option: -c\n");
                       printf("The argument of -c is %s\n\n", optarg);
                       break;
               case 'd':
                   printf("HAVE option: -d\n");
                     break;
              case 'e':
                    printf("HAVE option: -e\n");
                    printf("The argument of -e is %s\n\n", optarg);
                  break;
              case '?':
                       printf("Unknown option: %c\n",(char)optopt);
                       break;
               }
       }



}
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编译后命令行执行：# ./main -b "qing er"

输出结果为：

optind:1，opterr：1
--------------------------
optind: 3
HAVE option: -b
The argument of -b is qing er
我们可以看到：optind和opterr的初始值都为1，前面提到过opterr非零表示产生的错误要输出到stderr上。那么optind的初值为什么是1呢？
这就要涉及到main函数的那两个参数了，argc表示参数的个数，argv[]表示每个参数字符串，对于上面的输出argc就为3，argv[]分别为： ./main 和 -b 和"qing er" ，实际上真正的参数是用第二个-b 开始，也就是argv[1],所以optind的初始值为1；
当执行getopt（）函数时，会依次扫描每一个命令行参数（从下标1开始）,第一个-b,是一个选项，而且这个选项在选项字符串optstring中有，我们看到b后面有冒号，也就是b后面必须带有参数，而"qing er"就是他的参数。所以这个命令行是符合要求的。至于执行后optind为什么是3，这是因为optind是下一次进行选项搜索的开始索引，也是说下一次getopt（）函数要从argv[3]开始搜索。当然，这个例子argv[3]已经没有了，此时getopt（）函数就会返回-1。
再看一个输入：
 ./main -b "qing er" -c1234
输出结果为：
optind:1，opterr：1
--------------------------
optind: 3
HAVE option: -b
The argument of -b is qing er
optind: 4
HAVE option: -c
The argument of -c is 1234
对于这个过程会调用三次getopt（）函数，和第一个输入一样，是找到选项-b和他的参数"qing er",这时optind的值为3，也就意味着，下一次的getopt（）要从argv[3]开始搜索，所以第二次调用getopt()函数，找到选项-c和他的参数1234（选项和参数是连在一起的），由于-c1234写在一起，所以他两占一起占用argv[3]，所以下次搜索从argv[4]开始，而argv[4]为空，这样第三次调用getopt()函数就会返回-1，循环随之结束。
接下来我们看一个错误的命令行输入: ./main -z 123
输出为：
optind:1，opterr：1
--------------------------
./main: invalid option -- 'z'
optind: 2
Unknown option: z
其中./main: invalid option -- 'z'就是输出到stderr的错误输出。如果把opterr设置为0那么就不会有这条输出。
在看一个错误的命令行输入： ./main -zheng
optind:1，opterr：1
--------------------------
./main: invalid option -- 'z'
optind: 1
Unknown option: z
./main: invalid option -- 'h'
optind: 1
Unknown option: h
optind: 2
HAVE option: -e
The argument of -e is ng
前面提到过不带参数的选项可以写在一起，所以当getopt()找到-z的时候，发现在optstring 中没有，这时候他就认为h也是一个选项，也就是-h和-z写在一起了，依次类推，直到找到-e，发现optstring中有。
最后要说明一下，getopt（）会改变argv[]中参数的顺序。经过多次getopt（）后，argv[]中的选项和选项的参数会被放置在数组前面，而optind 会指向第一个非选项和参数的位置。看例子
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char * argv[])
{
    
    int i;
    printf("--------------------------\n");
    for(i=0;i<argc;i++)
    {
        printf("%s\n",argv[i]);
    }
    printf("--------------------------\n");
       //int aflag=0, bflag=0, cflag=0;
    
       int ch;
    printf("\n\n");
    printf("optind:%d，opterr：%d\n",optind,opterr);
    printf("--------------------------\n");
       while ((ch = getopt(argc, argv, "ab:c:de::")) != -1)
       {
        printf("optind: %d\n", optind);
           switch (ch) 
        {
               case 'a':
                       printf("HAVE option: -a\n\n");   
                       break;
               case 'b':
                       printf("HAVE option: -b\n"); 
                       printf("The argument of -b is %s\n\n", optarg);
                       break;
               case 'c':
                       printf("HAVE option: -c\n");
                       printf("The argument of -c is %s\n\n", optarg);
                       break;
               case 'd':
                   printf("HAVE option: -d\n");
                     break;
              case 'e':
                    printf("HAVE option: -e\n");
                    printf("The argument of -e is %s\n\n", optarg);
                  break;
              case '?':
                       printf("Unknown option: %c\n",(char)optopt);
                       break;
               }
       }
    
       printf("----------------------------\n");
      printf("optind=%d,argv[%d]=%s\n",optind,optind,argv[optind]);

    printf("--------------------------\n");
    for(i=0;i<argc;i++)
    {
        printf("%s\n",argv[i]);
    }
    printf("--------------------------\n");
    
}
 命令行：./main zheng -b "qing er" han -c123 qing
输出结果为：
--------------------------
./main
zheng
-b
qing er
han
-c123
qing
--------------------------
optind:1，opterr：1
--------------------------
optind: 4
HAVE option: -b
The argument of -b is qing er
optind: 6
HAVE option: -c
The argument of -c is 123
----------------------------
optind=4,argv[4]=zheng
--------------------------
./main
-b
qing er
-c123
zheng
han
qing
--------------------------
可以看到最开始argv[]内容为：
./main
zheng
-b
qing er
han
-c123
qing
在执行了多次getopt后变成了
./main
-b
qing er
-c123
zheng
han
qing