Python如何处理命令行参数 -- argparse

作者：yarving
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来源：简书
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1. argparse介绍

是python的一个命令行解析包，非常编写可读性非常好的程序

2. 基本用法

prog.py是我在linux下测试argparse的文件，放在/tmp目录下，其内容如下：

#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8


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

测试：

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py 

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py --help
usage: prog.py [-h]

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

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py -v 
usage: prog.py [-h]
prog.py: error: unrecognized arguments: -v

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py foo
usage: prog.py [-h]
prog.py: error: unrecognized arguments: foo

• 第一个没有任何输出和出错
• 第二个测试为打印帮助信息，argparse会自动生成帮助文档
• 第三个测试为未定义的-v参数，会出错
• 第四个测试为未定义的参数foo，出错

3. positional arguments

positional arguments为英文定义，中文名叫有翻译为定位参数的，用法是不用带-就可用
修改prog.py的内容如下：

#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8


import argparse


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

执行测试如下

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py   
usage: prog.py [-h] echo
prog.py: error: too few arguments

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py -h
usage: prog.py [-h] echo

positional arguments:
  echo

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

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py hahahaha
hahahaha

定义了一个叫echo的参数，默认必选

• 第一个测试为不带参数，由于echo参数为空，所以报错，并给出用法（usage）和错误信息
• 第二个测试为打印帮助信息
• 第三个测试为正常用法，回显了输入字符串hahahaha

4. optional arguments

中文名叫可选参数，有两种方式：

1. 一种是通过一个-来指定的短参数，如-h；
2. 一种是通过--来指定的长参数，如--help

这两种方式可以同存，也可以只存在一个，修改prog.py内容如下：

#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8


import argparse


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

注意这一行：parser.add_argument("-v", "--verbosity", help="increase output verbosity")
定义了可选参数-v或--verbosity，通过解析后，其值保存在args.verbosity变量中
用法如下：

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py -v 1
verbosity turned on

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py --verbosity 1
verbosity turned on

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py -h           
usage: prog.py [-h] [-v VERBOSITY]

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

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py -v 
usage: prog.py [-h] [-v VERBOSITY]
prog.py: error: argument -v/--verbosity: expected one argument

• 测试1中，通过-v来指定参数值
• 测试2中，通过--verbosity来指定参数值
• 测试3中，通过-h来打印帮助信息
• 测试4中，没有给-v指定参数值，所以会报错

5. action='store_true'

上一个用法中-v必须指定参数值，否则就会报错，有没有像-h那样，不需要指定参数值的呢，答案是有，通过定义参数时指定action="store_true"即可，用法如下

#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8


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"

测试：

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py -v
verbosity turned on

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py -h
usage: prog.py [-h] [-v]

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

第一个例子中，-v没有指定任何参数也可，其实存的是True和False，如果出现，则其值为True，否则为False

6. 类型 type

默认的参数类型为str，如果要进行数学计算，需要对参数进行解析后进行类型转换，如果不能转换则需要报错，这样比较麻烦
argparse提供了对参数类型的解析，如果类型不符合，则直接报错。如下是对参数进行平方计算的程序：

#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8


import argparse


parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument('x', type=int, help="the base")
args = parser.parse_args()
answer = args.x ** 2
print answer

测试

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py 2
4

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py two
usage: prog.py [-h] x
prog.py: error: argument x: invalid int value: 'two'

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py -h 
usage: prog.py [-h] x

positional arguments:
  x           the base

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

• 第一个测试为计算2的平方数，类型为int，正常
• 第二个测试为一个非int数，报错
• 第三个为打印帮助信息

7. 可选值choices=[]

5中的action的例子中定义了默认值为True和False的方式，如果要限定某个值的取值范围，比如6中的整形，限定其取值范围为0， 1， 2，该如何进行呢？
修改prog.py文件如下：

#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8


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

测试如下：

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py 4 -v 0
16
yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py 4 -v 1
4^2 == 16
yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py 4 -v 2
the square of 4 equals 16
yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ 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)
yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py -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

• 测试1， 2， 3 为可选值范围，通过其值，打印不同的格式输出；
• 测试4的verbosity值不在可选值范围内，打印错误
• 测试5打印帮助信息

8. 自定义帮助信息help

上面很多例子中都为help赋值，如
parser.add_argument("square", type=int, help="display a square of a given number")
在打印输出时，会有如下内容

positional arguments:
  square                display a square of a given number

也就是help为什么，打印输出时，就会显示什么

9. 程序用法帮助

8中介绍了为每个参数定义帮助文档，那么给整个程序定义帮助文档该怎么进行呢？
通过argparse.ArgumentParser(description="calculate X to the power of Y")即可
修改prog.py内容如下：

#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8


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)

打印帮助信息时即显示calculate X to the power of Y

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py -h
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

10. 互斥参数

在上个例子中介绍了互斥的参数

group = parser.add_mutually_exclusive_group()
group.add_argument("-v", "--verbose", action="store_true")
group.add_argument("-q", "--quiet", action="store_true")

第一行定义了一个互斥组，第二、三行在互斥组中添加了-v和-q两个参数，用上个例子中的程序进行如下测试：

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py 4 2      
4^2 == 16
yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py 4 2 -v
4 to the power 2 equals 16
yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py 4 2 -q
16
yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py 4 2 -q -v

可以看出，-q和-v不出现，或仅出现一个都可以，同时出现就会报错。
可定义多个互斥组

11.参数默认值

介绍了这么多，有没有参数默认值该如何定义呢？
修改prog.py内容如下：

#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8


import argparse


parser = argparse.ArgumentParser(description="calculate X to the power of Y")
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], default=1,
                    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

测试结果如下

yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py 8 
8^2 == 64
yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py 8 -v 0
64
yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py 8 -v 1
8^2 == 64
yarving@yarving-VirtualBox /tmp $ python prog.py 8 -v 2
the square of 8 equals 64

可以看到如果不指定-v的值，args.verbosity的值默认为1，为了更清楚的看到默认值，也可以直接打印进行测试。

更多argparse的用法参考官方文档
https://docs.python.org/zh-cn/3/library/argparse.html?highlight=args#module-argparse