C++ linux命令解析参数 getopt_long 函数

Reference：

1. getopt函数的使用
2. 浅谈linux的命令行解析参数之getopt_long函数

在 LInux 中，经常需要各种命令，这些函数是如何解析的呢？一种方式是使用 GNU C 提供的函数 getopt、getopt_long 或 getopt_long_only 来解析命令行参数。

1. 关于命令行参数

命令行参数可以分为两类，一类是短选项，一类是长选项，短选项在参数前加一杠“-”，长选项在参数前连续加两杠“–”，如下表所示：其中 -a，-A，-b 都表示短选项，–all，–almost-all，–author 都表示长选项，他们两者后面都可选择性添加额外参数。如：–block-size=SIZE，其中 SIZE 便是额外参数。

2. getopt_long函数

getopt 函数只能处理短选项，而 getopt_long 函数两者都可以，可以说 getopt_long 函数包含了 getopt 的功能。因此，这里只介绍 getopt_long 函数。而 getopt_long 与 getopt_long_only 区别很小，等介绍完 getopt_long 后再提起会更好。

#include   // getopt 函数所在头文件
extern char *optarg;  
extern int optind, opterr, optopt;  
#include   // getopt_long 函数所在头文件
int getopt(int argc, char * const argv[],const char *optstring);  
int getopt_long(int argc, char * const argv[], const char *optstring, const struct option *longopts, int *longindex);  
int getopt_long_only(int argc, char * const argv[], const char *optstring, const struct option *longopts, int *longindex);

2.1 参数

• 1.argc、argv 和 main 函数的两个参数一致；
• 2.optstring：短选项字符串；
  形式如 a:b::cd，分别表示程序支持的命令行短选项有 -a、-b、-c、-d，冒号含义如下：
  (1) 只有一个字符，不带冒号-----只表示选项，如: -c
  (2) 一个字符，后面接一个冒号-----表示选项后面带一个参数，如: -a 100
  (3) 一个字符，后面接两个冒号-----表示选项后面带一个可选参数，即参数可有可无，如果带参数，则选项与参数之间不能有空格，如: -b200
• 3.longopts：表示长选项结构体：

struct option
{
  const char *name;
  /* has_arg can't be an enum because some compilers complain about
     type mismatches in all the code that assumes it is an int.  */
  int has_arg;
  int *flag;
  int val;
};

static struct option long_options[] = {
    {"help", no_argument,       0,   'h'},
    {"cfg",  required_argument, 0,   'f'},
    {"http-proxy", required_argument, &lopt, 1 },
    {"http-user", required_argument, &lopt, 2 },
    {"http-passwd", required_argument, &lopt, 3 },
    {"http-proxy-user", required_argument, &lopt, 4 },
    {"http-proxy-passwd", required_argument, &lopt, 5 },
    {"http-auth-scheme", required_argument, &lopt, 6 },
    {nullptr, 0, nullptr, 0}
};

(1)name：表示选项的名称，如 help、cfg 等；

(2)has_arg：表示选项后面是否携带参数，该参数有三个不同值，如：
    no_argument(0): 参数后面不跟参数值，如：–help；
    required_argument(1): 参数输入格式为：–参数 值 or –参数=值，如：./dist_measurment_node --cfg ./cal_result；
    optional_argument(2): 参数输入格式只能为：–参数=值。

(3)flag：该参数有两种，空或者非空：
    如果参数为空(NULL)：当选中某个长选项的时候，getopt_long 将返回 val 值，如： ./可执行程序 --help，getopt_long 的返回值为 h。
    如果参数不为空：当选中某个长选项的时候，getopt_long 将返回 0，并且将 flag 指针指向 val 值，如：./可执行程序 --http-proxy=127.0.0.1:80，getopt_long 的返回值为 0，并且 lopt 值为 1。

(4)val：表示指定函数找到该选项时的返回值，或者当 flag 非空时指定 flag 指向的数据的值。

• 4.longindex：longindex 非空，它指向的变量将记录当前找到参数符合 longopts 里的第几个元素的描述，即 longopts 的下标值。

2.2 全局变量

• optarg：会被系统自动赋为当前选项的参数；
• optind：表示下一个将被处理到的参数在 argv 中的下标值；
• opterr：如果 opterr = 0，在getopt、getopt_long、getopt_long_only 遇到错误将不会输出错误信息到标准输出流。opterr 在非 0 时，向屏幕输出错误。
• optopt：会被自动赋值当前未标识的选项；

2.3 返回值

1. 如果短选项找到，那么将返回短选项对应的字符。

2. 如果长选项找到，如果flag为NULL，返回val。如果flag不为空，返回0

3. 如果遇到一个选项没有在短字符、长字符里面，或者在长字符里面存在二义性的，返回“？”

4. 如果解析完所有字符没有找到（一般是输入命令参数格式错误，eg： 连斜杠都没有加的选项），返回“-1”

5. 如果选项需要参数，忘了添加参数。返回值取决于optstring，如果其第一个字符是“：”，则返回“：”，否则返回“？”。

注意：

1. longopts的最后一个元素必须是全0填充，否则会报段错误

2. 短选项中每个选项都是唯一的。而长选项如果简写，也需要保持唯一性。

3. 示例

#include 

static struct option long_options[] = {
    {"help", no_argument,       0,   'h'},
    {"cfg",  required_argument, 0,   'f'},
    {nullptr, 0, nullptr, 0}
};

static void HelpInfo(char *argv[]) {
    printf("Usage: %s --cfg  or -f \n", argv[0]);
}

int main(int argc, char *argv[])
{    
    int status = 0;
    int arg, index;
    std::string cfg_file;

    arg = getopt_long(argc, argv, "hf:", long_options, &index);
    if (arg == -1) { //见上文2.3.4：如果解析完所有字符没有找到，返回“-1”
        HelpInfo(argv); //传递入可执行文件名
        return -1;
    } else {
        switch (arg) {
        case 'h':
            HelpInfo(argv);
            return 0;
        case 'f':
            if (optarg) {
                cfg_file = optarg; //见上文2.2.1：会被系统自动赋为当前选项的参数，如：./可执行程序 -f Shuaiji,下面一句会打印：Use cfg: Shuaiji
                printf("Use cfg: %s\n", cfg_file.c_str()); 
            } else {
                HelpInfo(argv);
                return -1;
            }
        }
    }
	return status;
}