getopt函数的使用

每一天你都在使用大量的命令行程序，是不是感觉那些命令行参数用起来比较方便，他们都是使用getopt来实现的。
在Linux下使用getopt写程序是一种比较cool的事情，下面来简单的介绍一下getopt的使用。

=== getopt使用 ===

在讨论参数处理之前，我们先明确两个概念：选项、选项参数

gcc -g -o test test.c

我们经常使用上面的命令来编译程序，这里g和o就是选项，其中test就是o的选项参数

下面我们来看一下getopt:

首先是函数声明：

#include <unistd.h>
extern char *optarg;
extern int optind;
extern int optopt;
extern int opterr;
extern int optreset;
int getopt(int argc, char * const *argv, const char *optstring);

直接看一个例子：

/* getopt.c */
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char * argv[])
{
    int aflag=0, bflag=0, cflag=0;
    int ch;
    while ((ch = getopt(argc, argv, "ab:c")) != -1)
    {
        printf("optind: %d\n", optind);
        switch (ch) {
        case 'a':
            printf("HAVE option: -a\n");
            aflag = 1;
            break;
        case 'b':
            printf("HAVE option: -b\n");
            bflag = 1;
            printf("The argument of -b is %s\n", optarg);
            break;
        case 'c':
            printf("HAVE option: -c");
            cflag = 1;
            break;
        case '?':
            printf("Unknown option: %c\n",(char)optopt);
            break;
        }
    }
}

通过上面的例子，大家应该可以照猫画虎，就可以在自己的程序中使用getopt函数了。

getopt()每调用一次返回一个选项。
argc 和 argv 很显然就是 main 函数的两个参数。
字符串 optstring 可以包含下列元素：单个字符，字符后面接一个冒号说明后面跟随一个选项参数，字符后面接两个冒号说明后面跟随一个可有可无的选项参数。例如，一个选项字符 "x" 表示选项 "-x" ，选项字符 "x:" 表示选项和其参数 "-x argument"，选项字符 "x::" 表示选项 x 的参数是可选的(“::” 是 GNU 增加的，不一定在所有的UNIX 系统下都可以使用)。
getopt()的返回后，如果有选项参数的话 optarg 指向选项参数，并且变量 optind 包含下一个 argv 参数作为对 getopt() 下一次调用的索引。变量 optopt 保存最后一个由 getopt() 返回的已知的选项。
当参数列已经到结尾时getopt()函数返回-1，当遇到一个未知的选项时 getopt 返回'?'。参数列中选项的解释可能会被'--'取消，由于它引起 getopt()给参数处理发送结束信号并返回-1。

很多时候，我们不希望输出任何错误信息，或更希望输出自己定义的错误信息。可以采用以下两种方法来更改getopt()函数的出错信息输出行为：
在调用getopt()之前，将opterr设置为0，这样就可以在getopt()函数发现错误的时候强制它不输出任何消息。
如果optstring参数的第一个字符是冒号，那么getopt()函数就会保持沉默，并根据错误情况返回不同字符，如下：
“无效选项” ―― getopt()返回'?'，并且optopt包含了无效选项字符（这是正常的行为）。
“缺少选项参数” ―― getopt()返回':'，如果optstring的第一个字符不是冒号，那么getopt()返回'?'，这会使得这种情况不能与无效选项的情况区分开。
例如optstring为:a:b::c，表示a带一个参数,b可选,c不带参数
如果输入d，“无效选项“，getopt返回'?'
如果输入的a忘记带参数，“缺少选项参数”，getopt应返':' ;如果不再optstring的第一个字符不是':'的话，那么将会把这个错当成"无效参数"，从而getopt返回'?'；从而无法区别错误类型

比如：

wangyao@fisherman:~/Desktop/Advanced Linux Programming/ALP-listings/Trainning$ ./getopt -a -d -b foo
optind: 2
HAVE option: -a
./getopt: invalid option -- d
optind: 3
Unknown option: d
optind: 5
HAVE option: -b
The argument of -b is foo
wangyao@fisherman:~/Desktop/Advanced Linux Programming/ALP-listings/Trainning$ ./getopt -a -- -c -b foo
optind: 2
HAVE option: -a

getopt 的源代码在下面，getopt 将只会解释到 -a。

变量opterr和optind都被初始化为1。如果想要略去命令行的前几个参数，可以在调用getopt()前将optind设成其他值。
如果不希望getopt()输出出错信息，将全域变量 opterr 设为 0 即可。

是不是使用比较简单啊!

=== getopt_long使用 ===

我敢说，几乎每个人在接触到一个新的命令的时候，第一件干的事情就是 cmd -h 或者是 cmd --help，-h我们都知道是使用getopt来实现的，那么--help是怎么实现的呢？那就是getopt_long了，他可以支持长参数

先看一个例子程序：

#include <stdio.h>
#include <getopt.h>

int do_name, do_gf_name;
char *l_opt_arg;

static const char *shortopts = "l:ng";
struct option longopts[] = {
{"name", no_argument, NULL, 'n'},
{"gf_name", no_argument, NULL, 'g'},
{"love", required_argument, NULL, 'l'},
{0, 0, 0, 0},
};

int main (int argc, char *argv[])
{
int c;

while ((c = getopt_long (argc, argv, shortopts, longopts, NULL)) != -1)
    {
      switch (c)
   {
   case 'n':
      printf ("My name is LYR.\n");
      break;
   case 'g':
      printf ("Her name is BX.\n");
      break;
   case 'l':
      l_opt_arg = optarg;
      printf ("Our love is %s!\n", l_opt_arg);
      break;
   }
    }
return 0;
}

代码中我们使用getopt_long来实现长选项的解析，其中我们使用了一个结构体struct options的数组，

struct options longopt[].
struct options的定义如下：
struct option{
     const char *name;
     int has_arg;
     int *flag;
     int val;
};

对结构中的各元素解释如下：
    const char *name
    这是选项名，前面没有短横线。譬如"help"、"verbose"之类。

    int has_arg
    描述了选项是否有选项参数。如果有，是哪种类型的参数，此时，它的值一定是下表中的一个。
    符号常量    数值    含义
    no_argument    0    选项没有参数
    required_argument    1    选项需要参数
    optional_argument    2    选项参数可选

    int *flag
    如果这个指针为NULL，那么 getopt_long()返回该结构val字段中的数值。如果该指针不为NULL，getopt_long()会使得它所指向的变量中填入val字段中的数值，并且getopt_long()返回0。如果flag不是NULL，但未发现长选项，那么它所指向的变量的数值不变。

    int val
    这个值是发现了长选项时的返回值，或者flag不是NULL时载入*flag中的值。典型情况下，若flag不是NULL，那么val是个真／假值，譬如1或0；另一方面，如果flag是NULL，那么 val通常是字符常量，若长选项与短选项一致，那么该字符常量应该与optstring中出现的这个选项的参数相同。

    每个长选项在长选项表中都有一个单独条目，该条目里需要填入正确的数值。数组中最后的元素的值应该全是0。数组不需要排序，getopt_long()会进行线性搜索。但是，根据长名字来排序会使程序员读起来更容易。

下面，我们看一下程序中的这个结构：

struct option longopts[] = {
{"name", no_argument, NULL, 'n'},
{"gf_name", no_argument, NULL, 'g'},
{"love", required_argument, NULL, 'l'},
{0, 0, 0, 0},
};

结构说明了三个常选项,name、gf_name、love三个选项，其中love需要选项;它们分别对应的短选项是n、g、l。
注意：上面结构体数组中的结构体的第三个参数flag都为NULL.

程序运行结果：

wangyao@fisherman:~/Desktop/Advanced Linux Programming/ALP-listings/Trainning$ ./getopt_long --name
My name is LYR.
wangyao@fisherman:~/Desktop/Advanced Linux Programming/ALP-listings/Trainning$ ./getopt_long -n
My name is LYR.
wangyao@fisherman:~/Desktop/Advanced Linux Programming/ALP-listings/Trainning$ ./getopt_long -l me
Our love is
wangyao@fisherman:~/Desktop/Advanced Linux Programming/ALP-listings/Trainning$ ./getopt_long --love me
Our love is
wangyao@fisherman:~/Desktop/Advanced Linux Programming/ALP-listings/Trainning$


=== Reference ===

GNU提供的getopt()函数的特点
http://blog.csdn.net/realduke2000/archive/2007/10/05/1812126.aspx
使用 getopt() 进行命令行处理
http://www.ibm.com/developerworks/cn/aix/library/au-unix-getopt.html

=== Questions ===
1、如何在getopt中指定可选参数
2、能否实现使用一个选项带多个参数，例如 scanner -i 1.1.1.1 2.2.2.2 3.3.3.3