2．3．7 在Python 程序中运行命令-Python编程轻松进阶(一)

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2.3.7 在Python程序中运行命令

在Python编程中，经常需要执行外部命令或程序以完成特定任务，比如文件操作、系统监控、自动化测试等。Python提供了几种方式来实现这一需求，包括使用标准库中的subprocess模块、os模块中的部分函数，以及更高级的第三方库如sh、pexpect等。本章节将重点介绍如何使用subprocess模块在Python程序中运行命令，因为它提供了最灵活和强大的方式来处理外部命令的执行。

2.3.7.1 subprocess模块简介

subprocess模块允许你启动新的进程，连接到它们的输入/输出/错误管道，并获取它们的返回码。这是Python执行外部命令的推荐方式，因为它比使用os.system()或os.popen()等旧方法更加安全和灵活。

subprocess模块中的几个常用函数包括：

subprocess.run()（Python 3.5+）：推荐用于新的代码，它是一个高级接口，用于执行命令并等待完成。
subprocess.Popen()：一个更底层的接口，提供了更多的灵活性，比如可以非阻塞地执行命令。
subprocess.call()、subprocess.check_call()、subprocess.check_output()：这些函数是subprocess.run()的前身，虽然在新代码中推荐使用subprocess.run()，但在一些旧代码中仍然可以看到它们的身影。

2.3.7.2 使用subprocess.run()执行命令

subprocess.run()函数是Python 3.5及以后版本中引入的，用于替代subprocess.call()、subprocess.check_call()和subprocess.check_output()。它提供了一个简洁的接口来执行外部命令并获取其输出。

基本用法：

import subprocess
# 执行命令并等待完成
result = subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True, text=True)
# 检查命令是否成功执行
if result.returncode == 0:
    print("命令执行成功，输出如下：")
    print(result.stdout)
else:
    print("命令执行失败，错误信息如下：")
    print(result.stderr)

在这个例子中，subprocess.run()执行了ls -l命令（在Unix/Linux系统中列出当前目录下的文件和文件夹的详细信息），capture_output=True参数用于捕获命令的标准输出和标准错误输出，text=True参数（在Python 3.7+中引入）确保输出以文本形式返回，而不是字节串。

参数说明：

args：要执行的命令和参数，应作为列表传递，例如['ls', '-l']。
capture_output：是否捕获命令的输出，默认为False。
text：是否在捕获输出时以文本模式打开文件（Python 3.7+），默认为False（即以字节模式打开）。
shell：是否通过shell来执行命令（如/bin/sh -c），默认为False。使用shell=True时要小心注入攻击。
timeout：命令执行的最大时间（秒），如果命令超时，将抛出subprocess.TimeoutExpired异常。

2.3.7.3 使用subprocess.Popen()执行命令

如果你需要更复杂的控制，比如同时执行多个命令、非阻塞地执行命令或处理大量的输入输出数据，那么subprocess.Popen()可能是更好的选择。

基本用法：

import subprocess
# 创建Popen对象
proc = subprocess.Popen(['grep', 'python'], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, text=True)
# 向命令发送输入数据
stdout, stderr = proc.communicate(input='Python is awesome!\nPython is fun!\n')
# 检查命令是否成功执行
if proc.returncode == 0:
    print("命令执行成功，输出如下：")
    print(stdout)
else:
    print("命令执行失败，错误信息如下：")
    print(stderr)

在这个例子中，subprocess.Popen()被用来执行grep命令，它搜索输入中包含“python”的行。stdin、stdout和stderr参数分别用于指定子进程的标准输入、标准输出和标准错误输出的处理方式。communicate()方法用于向子进程发送数据并等待其完成，同时获取输出和错误信息。

注意：

使用Popen时，应始终调用communicate()方法来发送数据和获取输出，这样可以避免死锁等问题。
如果不需要与子进程进行交互（即不需要发送数据或读取输出），则可以将stdin、stdout、stderr设置为None或subprocess.DEVNULL（Python 3.3+）。

2.3.7.4 注意事项

安全：当使用shell=True或构造包含外部输入的命令时，要特别小心注入攻击。尽量使用列表形式传递命令和参数，避免使用字符串拼接。
错误处理：检查命令的返回码以确定是否成功执行，并妥善处理标准输出和标准错误输出。
跨平台兼容性：在编写跨平台的Python脚本时，要注意不同操作系统中命令的差异。

2.3.7.5 小结

通过subprocess模块，Python程序能够灵活且安全地执行外部命令。subprocess.run()和subprocess.Popen()是执行外部命令的两种主要方式，它们各自适用于不同的场景。掌握这些技能将极大地增强你的Python脚本编写能力，使其能够完成更加复杂和自动化的任务。在编写涉及外部命令的Python脚本时，请务必注意安全性、错误处理和跨平台兼容性。