Argparse简易教程-低调大师

Argparse简易教程

2018-01-21 630

本教程是对于Python标准库中推荐使用的命令行解析模块argparse的简单介绍。

PS：还有其他两个模块实现这一功能，getopt(等同于C语言中的getopt())和弃用的optparse。因为argparse是基于optparse，所以用法很类似。

概念

让我们先用ls来展示这篇教程将要介绍的相关特性：

$ ls
cpython  devguide  prog.py  pypy  rm-unused-function.patch
$ ls pypy
ctypes_configure  demo  dotviewer  include  lib_pypy  lib-python ...
$ ls -l
total 20
drwxr-xr-x 19 wena wena 4096 Feb 18 18:51 cpython
drwxr-xr-x  4 wena wena 4096 Feb  8 12:04 devguide
-rwxr-xr-x  1 wena wena  535 Feb 19 00:05 prog.py
drwxr-xr-x 14 wena wena 4096 Feb  7 00:59 pypy
-rw-r--r--  1 wena wena  741 Feb 18 01:01 rm-unused-function.patch
$ ls --help
Usage: ls [OPTION]... [FILE]...
List information about the FILEs (the current directory by default).
Sort entries alphabetically if none of -cftuvSUX nor --sort is specified.
...

从上面的四个命令，我们可以了解一些概念：

ls命令在没有参数的情况下也是可以使用的。默认显示当前目录的内容。
如果想让它展示不同，需要给它更多的参数。这个例子中,我们想让它显示目录pypy,需要指定必要的参数。因为程序需要基于这些参数确定做些什么。这个概念类似cp, 比如最常见的cp SRC DST。第一个参数表示你要复制什么，第二个参数表示复制到哪里去。
现在，我想要改变程序的行为。在示例中，我们让它显示更多的信息，不仅仅是文件名，这里的-l就是一个可选参数。
最后是一个帮助文档的片段。这些帮助对于没有使用过这个程序的人很有帮助，他们可以通过简单的阅读，就可以了解程序的用法。

基础

让我们从一个简单的例子开始，它(几乎)什么都不做：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.parse_args()

运行：

$ 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

结果分析：

不加任何参数运行，什么也不显示，没有什么用。
第二条展示了argparse模块的好处，几乎什么都不做，却得到了一个很有用的帮助信息。
--help参数可简写成-h,是唯一预设的(不需要指定)。

定位参数

例子：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("echo")
args = parser.parse_args()
print args.echo

运行：

$ python prog.py
usage: prog.py [-h] echo
prog.py: error: the following arguments are required: echo
$ python prog.py --help
usage: prog.py [-h] echo

positional arguments:
  echo

optional arguments:
  -h, --help  show this help message and exit
$ python prog.py foo
foo

结果分析：

我们用到了方法add_argument()，用来指定程序需要接受的命令参数，本例中的echo。
现在运行程序必须指定一个参数。
方法parse_args()通过分析指定的参数返回一些数据，如本例中的echo。
像魔法一样，argparse自动生成这些变量，你可能已经注意到变量echo和我们指定的参数相同。

虽然现在帮助信息已经很美观了，但是还不够好。例如我们知道echo是个定位参数，但是却不知道该参数的意思，只能通过猜或者读源码。下面，我们可以让它更有帮助：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("echo", help="echo the string you use here")
args = parser.parse_args()
print args.echo

运行：

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

positional arguments:
  echo        echo the string you use here

optional arguments:
  -h, --help  show this help message and exit

再修改下：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("square", help="display a square of a given number")
args = parser.parse_args()
print args.square**2

运行如下：

$ python prog.py 4
Traceback (most recent call last):
  File "prog.py", line 5, in <module>
    print args.square**2
TypeError: unsupported operand type(s) for ** or pow(): 'str' and 'int'

运行有点问题，因为如果不指定参数类型，argparse默认它是字符串。因此我们需要告诉argparse该参数是整型。

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("square", help="display a square of a given number",
                    type=int)
args = parser.parse_args()
print args.square**2

运行：

$ python prog.py 4
16
$ python prog.py four
usage: prog.py [-h] square
prog.py: error: argument square: invalid int value: 'four'

可以运行了，程序能够在执行前过滤一些错误的参数输入。

可选参数

以上，展示了定位参数的用法。下面让我们来看看如何添加可选参数：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("--verbosity", help="increase output verbosity")
args = parser.parse_args()
if args.verbosity:
    print "verbosity turned on"

输出：

$ python prog.py --verbosity 1
verbosity turned on
$ python prog.py
$ python prog.py --help
usage: prog.py [-h] [--verbosity VERBOSITY]

optional arguments:
  -h, --help            show this help message and exit
  --verbosity VERBOSITY
                        increase output verbosity
$ python prog.py --verbosity
usage: prog.py [-h] [--verbosity VERBOSITY]
prog.py: error: argument --verbosity: expected one argument

结果分析：

当指定--verbosity时程序就显示一些东西，没指定的时候就不显示。
这个参数事实上是可选的，不指定它也不会出错。如果不指定可选的参数，对应的变量就被设置为None，比如本例中的args.verbosity, 这就是为什么示例中的 if 没有执行的原因。
帮助信息发生了点变化
当我们使用可选参数--verbosity时，也必须指定一些值。

上面的示例中可选参数--verbosity后面接受任意的整型值，但是对于简单的程序，实际上只需要两种值，True或者False。因此可以修改上面的代码：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("--verbose", help="increase output verbosity",
                    action="store_true")
args = parser.parse_args()
if args.verbose:
   print "verbosity turned on"

运行：

$ python prog.py --verbose
verbosity turned on
$ python prog.py --verbose 1
usage: prog.py [-h] [--verbose]
prog.py: error: unrecognized arguments: 1
$ python prog.py --help
usage: prog.py [-h] [--verbose]

optional arguments:
  -h, --help  show this help message and exit
  --verbose   increase output verbosity

结果分析：

现在多加一个标志来替代必须给出一些值，并修改了名称来表达我们的意思。注意现在指定了一个新的关键词action，并且赋值为store_ture。如果指定了这个可选参数，args.verbose就赋值为True,否则就为False。
多指定了值，它就会发出错误提示。
注意帮助文档有什么不同

简写

如果你很熟悉命令行，你可能已经注意到我在上面已经提到了参数的简写，非常的简单：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("-v", "--verbose", help="increase output verbosity",
                    action="store_true")
args = parser.parse_args()
if args.verbose:
    print "verbosity turned on"

运行如下：

$ python prog.py -v
verbosity turned on
$ python prog.py --help
usage: prog.py [-h] [-v]

optional arguments:
  -h, --help     show this help message and exit
  -v, --verbose  increase output verbosity

注意帮助信息也有相应的变化。

混合使用定位参数和可选参数

再复杂一点：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("square", type=int,
                    help="display a square of a given number")
parser.add_argument("-v", "--verbose", action="store_true",
                    help="increase output verbosity")
args = parser.parse_args()
answer = args.square**2
if args.verbose:
    print "the square of {} equals {}".format(args.square, answer)
else:
    print answer

运行：

$ python prog.py
usage: prog.py [-h] [-v] square
prog.py: error: the following arguments are required: square
$ python prog.py 4
16
$ python prog.py 4 --verbose
the square of 4 equals 16
$ python prog.py --verbose 4
the square of 4 equals 16

为了让程序复杂点，我们重新加上了定位参数。
注意到参数的顺序是没有影响的。

来看看为程序加上处理重复参数的能力会怎么样：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("square", type=int,
                    help="display a square of a given number")
parser.add_argument("-v", "--verbosity", type=int,
                    help="increase output verbosity")
args = parser.parse_args()
answer = args.square**2
if args.verbosity == 2:
    print "the square of {} equals {}".format(args.square, answer)
elif args.verbosity == 1:
    print "{}^2 == {}".format(args.square, answer)
else:
    print answer

运行：

$ python prog.py 4
16
$ python prog.py 4 -v
usage: prog.py [-h] [-v VERBOSITY] square
prog.py: error: argument -v/--verbosity: expected one argument
$ python prog.py 4 -v 1
4^2 == 16
$ python prog.py 4 -v 2
the square of 4 equals 16
$ python prog.py 4 -v 3
16

除了最后一个暴露了一个bug，其他的看起都来运行良好。让我们通过限制--verbosity后面跟的值来修正：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("square", type=int,
                    help="display a square of a given number")
parser.add_argument("-v", "--verbosity", type=int, choices=[0, 1, 2],
                    help="increase output verbosity")
args = parser.parse_args()
answer = args.square**2
if args.verbosity == 2:
    print "the square of {} equals {}".format(args.square, answer)
elif args.verbosity == 1:
    print "{}^2 == {}".format(args.square, answer)
else:
    print answer

运行：

$ python prog.py 4 -v 3
usage: prog.py [-h] [-v {0,1,2}] square
prog.py: error: argument -v/--verbosity: invalid choice: 3 (choose from 0, 1, 2)
$ python prog.py 4 -h
usage: prog.py [-h] [-v {0,1,2}] square

positional arguments:
  square                display a square of a given number

optional arguments:
  -h, --help            show this help message and exit
  -v {0,1,2}, --verbosity {0,1,2}
                        increase output verbosity

注意帮助信息和错误信息都发生了变化。

现在让我们用一种更常用的方法来处理，类似CPython处理自己的参数(参考python --help)：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("square", type=int,
                    help="display the square of a given number")
parser.add_argument("-v", "--verbosity", action="count",
                    help="increase output verbosity")
args = parser.parse_args()
answer = args.square**2
if args.verbosity == 2:
    print "the square of {} equals {}".format(args.square, answer)
elif args.verbosity == 1:
    print "{}^2 == {}".format(args.square, answer)
else:
    print answer

我们引入了另一个关键词count来统计可选参数出现的次数：

$ python prog.py 4
16
$ python prog.py 4 -v
4^2 == 16
$ python prog.py 4 -vv
the square of 4 equals 16
$ python prog.py 4 --verbosity --verbosity
the square of 4 equals 16
$ python prog.py 4 -v 1
usage: prog.py [-h] [-v] square
prog.py: error: unrecognized arguments: 1
$ python prog.py 4 -h
usage: prog.py [-h] [-v] square

positional arguments:
  square           display a square of a given number

optional arguments:
  -h, --help       show this help message and exit
  -v, --verbosity  increase output verbosity
$ python prog.py 4 -vvv
16

和前面的版本相比这里多了一个关键词(类似action="store_true")。
行为上也类似store_true。
count关键词的示范，大家可能在其他地方已经看过了。
就像store_ture，如果不指定-v，响应变量就会被设置为None。
指定完整的名称和简写效果是一样的。
但是不爽的是，帮助信息并没有做出有用的提示，不过可以通过修改help来改善这个问题。
最后那个输出又暴露了程序的bug

修改一下：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("square", type=int,
                    help="display a square of a given number")
parser.add_argument("-v", "--verbosity", action="count",
                    help="increase output verbosity")
args = parser.parse_args()
answer = args.square**2

# bugfix: replace == with >=
if args.verbosity >= 2:
    print "the square of {} equals {}".format(args.square, answer)
elif args.verbosity >= 1:
    print "{}^2 == {}".format(args.square, answer)
else:
    print answer

运行如下：

$ python prog.py 4 -vvv
the square of 4 equals 16
$ python prog.py 4 -vvvv
the square of 4 equals 16
$ python prog.py 4
Traceback (most recent call last):
  File "prog.py", line 11, in <module>
    if args.verbosity >= 2:
TypeError: unorderable types: NoneType() >= int()

第一个输出是正确的，修正了上个版本的问题，参数出现次数>=2时都能显示详细的信息。
第三个输出还是有问题

再来修改下：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("square", type=int,
                    help="display a square of a given number")
parser.add_argument("-v", "--verbosity", action="count", default=0,
                    help="increase output verbosity")
args = parser.parse_args()
answer = args.square**2
if args.verbosity >= 2:
    print "the square of {} equals {}".format(args.square, answer)
elif args.verbosity >= 1:
    print "{}^2 == {}".format(args.square, answer)
else:
    print answer

我们又加入了一个关键词default。设置它的默认值为0，这样可以让它兼容其他整型。注意，如果一个可选参数没有指定，它就会被设置成None，None是不能和整型比较的(触发[TypeError][5]异常)。

运行结果：

$ python prog.py 4
16

你可以使用我们所学来做很多事情，但是这仅仅是皮毛而已。argparse模块非常强大，下面来看看更多的用法。

高级用法

如果我们想扩展程序的功能，而不仅仅是求平方：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("x", type=int, help="the base")
parser.add_argument("y", type=int, help="the exponent")
parser.add_argument("-v", "--verbosity", action="count", default=0)
args = parser.parse_args()
answer = args.x**args.y
if args.verbosity >= 2:
    print "{} to the power {} equals {}".format(args.x, args.y, answer)
elif args.verbosity >= 1:
    print "{}^{} == {}".format(args.x, args.y, answer)
else:
    print answer

输出：

$ python prog.py
usage: prog.py [-h] [-v] x y
prog.py: error: the following arguments are required: x, y
$ python prog.py -h
usage: prog.py [-h] [-v] x y

positional arguments:
  x                the base
  y                the exponent

optional arguments:
  -h, --help       show this help message and exit
  -v, --verbosity
$ python prog.py 4 2 -v
4^2 == 16

截止到目前，我们都在利用详细的级别来改变输出，下面的示例演示了利用详细的级别来显示更多输出：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("x", type=int, help="the base")
parser.add_argument("y", type=int, help="the exponent")
parser.add_argument("-v", "--verbosity", action="count", default=0)
args = parser.parse_args()
answer = args.x**args.y
if args.verbosity >= 2:
    print "Running '{}'".format(__file__)
if args.verbosity >= 1:
    print "{}^{} ==".format(args.x, args.y),
print answer

输出：

$ python prog.py 4 2
16
$ python prog.py 4 2 -v
4^2 == 16
$ python prog.py 4 2 -vv
Running 'prog.py'
4^2 == 16

参数冲突

迄今为止，我们已经使用到了[argparse.ArgumentParser][6]的两个方法，来看看他的另一个方法add_mutually_exclusive_group()。它可以让我们指定某个参数和其他参数冲突。下面来修改下程序以对这个新方法有更多的了解：我们将加入参数--quiet，它和参数--verbose冲突，不能同时指定：

import argparse

parser = argparse.ArgumentParser()
group = parser.add_mutually_exclusive_group()
group.add_argument("-v", "--verbose", action="store_true")
group.add_argument("-q", "--quiet", action="store_true")
parser.add_argument("x", type=int, help="the base")
parser.add_argument("y", type=int, help="the exponent")
args = parser.parse_args()
answer = args.x**args.y

if args.quiet:
    print answer
elif args.verbose:
    print "{} to the power {} equals {}".format(args.x, args.y, answer)
else:
    print "{}^{} == {}".format(args.x, args.y, answer)

程序很简单，为了演示冲突，去掉了其他功能特性展示，运行结果：

$ python prog.py 4 2
4^2 == 16
$ python prog.py 4 2 -q
16
$ python prog.py 4 2 -v
4 to the power 2 equals 16
$ python prog.py 4 2 -vq
usage: prog.py [-h] [-v | -q] x y
prog.py: error: argument -q/--quiet: not allowed with argument -v/--verbose
$ python prog.py 4 2 -v --quiet
usage: prog.py [-h] [-v | -q] x y
prog.py: error: argument -q/--quiet: not allowed with argument -v/--verbose

很好理解，我们添加最后那个输出是为了展示灵活性，比如，指定参数时可以同时混用参数全称和简写。

通过前面的学习，为了以防万一，你可能想通过帮助信息来告诉用户如何使用你的程序：

import argparse

parser = argparse.ArgumentParser(description="calculate X to the power of Y")
group = parser.add_mutually_exclusive_group()
group.add_argument("-v", "--verbose", action="store_true")
group.add_argument("-q", "--quiet", action="store_true")
parser.add_argument("x", type=int, help="the base")
parser.add_argument("y", type=int, help="the exponent")
args = parser.parse_args()
answer = args.x**args.y

if args.quiet:
    print answer
elif args.verbose:
    print "{} to the power {} equals {}".format(args.x, args.y, answer)
else:
    print "{}^{} == {}".format(args.x, args.y, answer)

注意下面的帮助信息，[-v | -q]表明了可以使用-v或者-q，但是不能同时使用。

$ python prog.py --help
usage: prog.py [-h] [-v | -q] x y

calculate X to the power of Y

positional arguments:
  x              the base
  y              the exponent

optional arguments:
  -h, --help     show this help message and exit
  -v, --verbose
  -q, --quiet

总结

argparse模块提供了比我们展示的多得多的功能。它的文档更加详尽和深入，并且配了大量的示例。自己去深入阅读下，文档很容易理解。

转载。原文：https://blog.ixxoo.me/argparse.html

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argparse - 命令行选项与参数解析

argparse模块作为optparse的一个替代被添加到Python2.7。argparse的实现支持一些不易于添加到optparse以及要求向后不兼容API变化的特性，因此以一个新模块添加到标准库。与optparse相比较 argparse的API类似于optparse，甚至在很多情况下通过更新所使用的类名和方法名，使用argparse作为一个简单的替代。然而，有些地方在添加新特性时不能保持直接兼容性。你必须视情况决定是否升级已有的程序。如果你已编写了额外的代码以弥补optparse的局限，也许你想升级程序以减少你需要维护的代码量。若argparse在所有部署平台上都可用，那么新的程序应尽可能使用argparse。设置一个解析器使用argparse的第一步就是创建一个解析器对象，并告诉它将会有些什么参数。那么当你的程序运行时，该解析器就可以用于处理命令行参数。解析器类是ArgumentParser。构造方法接收几个参数来设置用于程序帮助文本的描述信息以及其他全局的行为或设置。 import argparse parser = argparse.ArgumentParser...

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