Python： 使用 optparse 处理命令行参数

Python 有两个内建的模块用于处理命令行参数，一个是 getopt，《Deep in
python》一书中也有提到，只能简单处理命令行参数；另一个是 optparse，它功能强大，而且易于使用，可以方便地生成标准的、符合
Unix/Posix 规范的命令行说明。

示例

下面是一个使用 optparse 的简单示例：

from optparse import OptionParser
[...]
parser = OptionParser()
parser.add_option("-f", "--file", dest="filename",
                  help="write report to FILE", metavar="FILE")
parser.add_option("-q", "--quiet",
                  action="store_false", dest="verbose", default=True,
                  help="don't print status messages to stdout")

(options, args) = parser.parse_args()

现在，妳就可以在命令行下输入：

 --file=outfile -q
 -f outfile --quiet
 --quiet --file outfile
 -q -foutfile
 -qfoutfile

上面这些命令是相同效果的。除此之外， optparse 还为我们自动生成命令行的帮助信息：

 -h
 --help

输出：

usage:  [options]

options:
  -h, --help            show this help message and exit
  -f FILE, --file=FILE  write report to FILE
  -q, --quiet           don't print status messages to stdout

简单流程

首先，必须 import OptionParser 类，创建一个 OptionParser 对象：

from optparse import OptionParser
[...]
parser = OptionParser()

然后，使用 add_option 来定义命令行参数：

parser.add_option(opt_str, ...,
                  attr=value, ...)

每个命令行参数就是由参数名字符串和参数属性组成的。如 -f 或者 –file 分别是长短参数名：

parser.add_option("-f", "--file", ...)

最后，一旦你已经定义好了所有的命令行参数，调用 parse_args() 来解析程序的命令行：

(options, args) = parser.parse_args()

注： 你也可以传递一个命令行参数列表到 parse_args()；否则，默认使用 sys.argv[:1]。

parse_args() 返回的两个值：

• options，它是一个对象（optpars.Values），保存有命令行参数值。只要知道命令行参数名，如 file，就可以访问其对应的值： options.file 。
• args，它是一个由 positional arguments 组成的列表。

Actions

action 是 parse_args() 方法的参数之一，它指示 optparse 当解析到一个命令行参数时该如何处理。actions 有一组固定的值可供选择，默认是’store‘，表示将命令行参数值保存在 options 对象里。

示例

parser.add_option("-f", "--file",
                  action="store", type="string", dest="filename")
args = ["-f", "foo.txt"]
(options, args) = parser.parse_args(args)
print options.filename

最后将会打印出 “foo.txt”。

当 optparse 解析到’-f’，会继续解析后面的’foo.txt’，然后将’foo.txt’保存到 options.filename 里。当调用 parser.args() 后，options.filename 的值就为’foo.txt’。

你也可以指定 add_option() 方法中 type 参数为其它值，如 int 或者 float 等等：

parser.add_option("-n", type="int", dest="num")

默认地，type 为’string’。也正如上面所示，长参数名也是可选的。其实，dest 参数也是可选的。如果没有指定 dest 参数，将用命令行的参数名来对 options 对象的值进行存取。

store 也有其它的两种形式： store_true 和 store_false，用于处理带命令行参数后面不带值的情况。如 -v,-q 等命令行参数：

parser.add_option("-v", action="store_true", dest="verbose")
parser.add_option("-q", action="store_false", dest="verbose")

这样的话，当解析到 ‘-v’，options.verbose 将被赋予 True 值，反之，解析到 ‘-q’，会被赋予 False 值。

其它的 actions 值还有：

store_const、append、count、callback。

默认值

parse_args() 方法提供了一个 default 参数用于设置默认值。如：

parser.add_option("-f","--file", action="store", dest="filename", default="foo.txt")
parser.add_option("-v", action="store_true", dest="verbose", default=True)

又或者使用 set_defaults()：

parser.set_defaults(filename="foo.txt",verbose=True)
parser.add_option(...)
(options, args) = parser.parse_args()

生成程序帮助

optparse 另一个方便的功能是自动生成程序的帮助信息。你只需要为 add_option() 方法的 help 参数指定帮助信息文本：

usage = "usage: %prog [options] arg1 arg2"
parser = OptionParser(usage=usage)
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]")

当 optparse 解析到 -h 或者 –help 命令行参数时，会调用 parser.print_help() 打印程序的帮助信息：

usage:  [options] arg1 arg2

options:
  -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]

注意： 打印出帮助信息后，optparse 将会退出，不再解析其它的命令行参数。

以上面的例子来一步步解释如何生成帮助信息：

• 自定义的程序使用方法信息（usage message）：

  usage = "usage: %prog [options] arg1 arg2"
  

  这行信息会优先打印在程序的选项信息前。当中的 %prog，optparse 会以当前程序名的字符串来替代：如 os.path.basename.(sys.argv[0])。

  如果用户没有提供自定义的使用方法信息，optparse 会默认使用： “usage: %prog [options]”。

• 用户在定义命令行参数的帮助信息时，不用担心换行带来的问题，optparse 会处理好这一切。

• 设置 add_option 方法中的 metavar 参数，有助于提醒用户，该命令行参数所期待的参数，如 metavar=“mode”：

  -m MODE, --mode=MODE
  

  注意： metavar 参数中的字符串会自动变为大写。

• 在 help 参数的帮助信息里使用 %default 可以插入该命令行参数的默认值。

如果程序有很多的命令行参数，你可能想为他们进行分组，这时可以使用 OptonGroup：

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)

下面是将会打印出来的帮助信息：

usage:  [options] arg1 arg2

options:
  -h, --help           show this help message and exit
  -v, --verbose        make lots of noise [default]
  -q, --quiet          be vewwy quiet (I'm hunting wabbits)
  -fFILE, --file=FILE  write output to FILE
  -mMODE, --mode=MODE  interaction mode: one of 'novice', 'intermediate'
                       [default], 'expert'

  Dangerous Options:
    Caution: use of these options is at your own risk.  It is believed that
    some of them bite.
    -g                 Group option.

显示程序版本

象 usage message 一样，你可以在创建 OptionParser 对象时，指定其 version 参数，用于显示当前程序的版本信息：

parser = OptionParser(usage="%prog [-f] [-q]", version="%prog 1.0")

这样，optparse 就会自动解释 –version 命令行参数：

$ /usr/bin/foo --version
foo 1.0

处理异常

包括程序异常和用户异常。这里主要讨论的是用户异常，是指因用户输入无效的、不完整的命令行参数而引发的异常。optparse 可以自动探测并处理一些用户异常：

$ /usr/bin/foo -n 4x
usage: foo [options]

foo: error: option -n: invalid integer value: '4x'

$ /usr/bin/foo -n
usage: foo [options]

foo: error: -n option requires an argument

用户也可以使用 parser.error() 方法来自定义部分异常的处理：

(options, args) = parser.parse_args()
[...]
if options.a and options.b:
    parser.error("options -a and -b are mutually exclusive")

上面的例子，当 -b 和 -b 命令行参数同时存在时，会打印出“options -a and -b are mutually exclusive“，以警告用户。

如果以上的异常处理方法还不能满足要求，你可能需要继承 OptionParser 类，并重载 exit() 和 erro() 方法。

完整的程序例子

from optparse import OptionParser
[...]
def main():
    usage = "usage: %prog [options] arg"
    parser = OptionParser(usage)
    parser.add_option("-f", "--file", dest="filename",
                      help="read data from FILENAME")
    parser.add_option("-v", "--verbose",
                      action="store_true", dest="verbose")
    parser.add_option("-q", "--quiet",
                      action="store_false", dest="verbose")
    [...]
    (options, args) = parser.parse_args()
    if len(args) != 1:
        parser.error("incorrect number of arguments")
    if options.verbose:
        print "reading %s..." % options.filename
    [...]

if __name__ == "__main__":
    main()

参考资料