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在Python中处理命令行参数详解（sys.argv 与 argparse 详解）

在运行python程序的时候，往往需要传入一些参数，本节主要介绍两种设置传入命令行参数的方法。

sys.argv

使用sys.argv处理传入参数，需要引入sys模块：

import sys

sys.argv即是使用命令行运行 python 命令（或者 python3 命令）时获取到的命令行参数数组，它是一个list，包含了python（或者python3）命令后边传入的内容，包括紧跟在 python/python3 后边的第一个脚本的名称，后边其他的参数，如果有的话，则是按照空格来标识不同的参数，即使用空格隔开的元素（不论是整数、字符串、小数等）都视为一个独立的参数，比如如下的程序：

import sys

print(type(sys.argv))
print(len(sys.argv))
print(sys.argv)

我们在命令行中使用如下命令运行该脚本：

python main.py 123 1.5 hello world

就会得到如下的运行结果：

<class 'list'>
5
['main.py', '123', '1.5', 'hello', 'world']

从结果可以看到，这些参数在sys.argv中都以字符串的形式存储，所以如果想得到整数、小数等，需要使用 int、float 等进行显式转换：

import sys

a = int(sys.argv[1])
b = int(sys.argv[2])

print(a+b)

调用：

main.py 123 456

就会得到579的结果。

需要注意的是，脚本名称本身占据了sys.argv[0]，所以其他传入的参数实际是从sys.argv[1]开始的。

这种方式虽然简单，但是可用性比较小，必须按照顺序传入参数，而且我们熟悉的 - 和 -- 形式的参数是不起作用的：

python main.py --a 123 --b 456
['main.py', '--a', '123', '--b', '456']

所以可以使用下边的功能更加强大、复杂的第二种方法

argparse

argparse的使用需要引入argparse包：

import argparse

我们将这种方法称为参数解析器方式，其使用可以分为三个基本步骤：

实例化参数解析器

使用ArgumentParser实例化一个参数解析器：

parser = argparse.ArgumentParser()

其完整的类的签名如下（可以参考https://docs.python.org/3/library/argparse.html#argumentparser-objects）：

class argparse.ArgumentParser(prog=None, usage=None, description=None, epilog=None, parents=[], formatter_class=argparse.HelpFormatter, prefix_chars='-', fromfile_prefix_chars=None, argument_default=None, conflict_handler='error', add_help=True, allow_abbrev=True, exit_on_error=True)

这里列举几个比较重要、常用的参数：

• description：一个整体的描述，会显示在帮助文档的前边
• epilog：结语，会显示在帮助文档的后边
• argument_default：全局设置参数的默认值，默认为 None
• add_help：为解析器添加一个 -h/--help 选项来显示帮助文档，默认值为 True

添加参数设置

实例化好一个参数解析器后就开始为其添加参数设置，使用add_argument方法：正如下边的这行代码，添加了一个 -v 或者 --version 来传入的参数，它的默认值是 1.0，数据类型是字符串，并且有帮助信息，帮助信息可以在帮助文档中显示。

parser.add_argument('-v', '--version', default='1.0', type=str, help='print the version of the script')

完整的函数签名如下（可以参考https://docs.python.org/3/library/argparse.html#the-add-argument-method）：

ArgumentParser.add_argument(name or flags...[, action][, nargs][, const][, default][, type][, choices][, required][, help][, metavar][, dest])

其中一些重要且常用的参数列在此处：

• names or flags：简单说就是这个参数的名字，是必须有的参数，排在第一位（如果有多个名字就排在前几位），通常会使用“短格式”或/和“长格式”，短格式也就是使用 - 后边加上一个字母的形式，长格式则是 -- 后边跟上一个单词的形式，如我们熟知的 -v 和 --version。参数在被解析时使用的名字是指 - 或 -- 后边的内容，比如这里的 v 和 version。
• type：命令行参数应当被转换成的类型，比如bool、int、float、str等。
• default：当参数未在命令行中出现时，使用这个默认值。比如：

  parser.add_argument("--foo", default='1')
  

  在命令行调用时如果没有传入 -foo 参数，那这个参数的值就会被设置为1
• help：对于此项参数的帮助描述，会被打印到帮助文档中。
• action：指定该参数的动作，即如何对这个参做哪些处理，可供选择的动作有很多，这里列举一些（完整的以及对于新版的内容可以查看https://docs.python.org/3.9/library/argparse.html#action 以及 Action 类的签名：https://docs.python.org/3.9/library/argparse.html#argparse.Action：
  • store：存储参数的值，也是默认的动作，即将从命令行获取的参数存储到对应名称的变量下
  • store_const：存储一个const属性的值，使用这个action时通过 const 参数指定参数值。（后边会讲到const）

    parser.add_argument('--foo', action='store_const', const=42)
    

  • store_true 和 store_false：是 store_const 的特例，不需要使用const指定参数值，即默认值分别为 True 和 False
    parser.add_argument(’–foo’, action=‘store_true’)
    parser.add_argument(’–bar’, action=‘store_false’)
  • append：存储一个list，对于多次使用一个参数的时候很有用，会将每次使用这个参数获取的值追加的列表中，比如：

    parser.add_argument('--foo', action='append')
    

    此时如果是这样调用命令：

    python main.py --foo 1 --foo 5.2
    

    在解析时，名称 foo 对应接收到的值就是一个列表：['1', '5.2']
  • append_const：和store_const同理，存储成const属性的列表，当然也需要const参数来指定参数值：

    parser.add_argument('--str', dest='types', action='append_const', const='hello')
    parser.add_argument('--int', dest='types', action='append_const', const=20)
    

  • count: 计算一个关键字参数出现的数目或次数，例如这样设置一个参数：

    parser.add_argument('--foo','-f', action='count')
    

    然后在命令行这样调用该脚本：

    python main.py --foo --foo --foo
    

    在解析时，名称 foo （或者f）对应的值就是3
    特别说明，对于短格式的名称，可以不使用多个-隔开，这样也会被计数：

    python main.py --foo -ffff
    

    在解析时，名称 foo（或者f）对应的值就是5
  • help：如果一个参数被绑定了这个动作，他的作用就是打印帮助文档，这跟ArgumentParser中默认的add_help是完全相同的
  • version：绑定这个动作后要使用另一个参数 version 来指定打印的版本，通常是绑定给 --version 或者 -v
  • extend：会将个这个参数后边跟的一个或者多个参数值存储到列表中，他和append是很相似的但是也有不同，使用extend，对于一个参数可以跟多个参数值，但是使用append需要多次调用一个参数，每次跟上一个值，比如这样定义一个参数：

    parser.add_argument("--foo", action="extend")
    

    然后这样调用该脚本：

    python main.py --foo f1 f2 f3 f4
    

    在解析时就会将foo参数解析成一个list：['f1', 'f2', 'f3', 'f4']
• nargs - 命令行参数应当消耗的数目，即指定这个参数后边跟的多少个参数值被吸纳到这个参数以及他的action中，可以取的值有：
  • 一个整数：指定个数，比如：

    parser.add_argument('--foo', nargs=2)
    

    表示 -foo 后边跟的两个参数值都是它的
  • '?'：表示如果有一个就要一个参数，如果没有就使用default指定的值。
  • '*'：所有能获取的参数，不限个数，包括零个
  • '+'：和 '*' 类似，都是不限个数的参数，但是至少要有一个参数，否则会报错
    上述的三个定义可以结合正则表达式来理解，是同样的道理
• const：对于 store_const 和 append_const 两个动作，这个参数是必须要给出的，它指定了调用这两个动作的时候会将const所指定的值添加到对象中
• choices：这个参数接受一个列表做值，指定所定义的参数能够接受的命令行参数值的范围，比如：

  parser.add_argument("--foo", choices=[1, 2, 3], type=int)
  

  这表示-foo这个参数只能接受1、2、3三个值，如果传入其他值会报错，比如：

  python main.py --foo 4
  

  就会出现错误：

  usage: main.py [-h] [--foo {1,2,3}]
  main.py: error: argument --foo: invalid choice: 4 (choose from 1, 2, 3)
  

  值得一提的是，如果在使用choices参数后没有使用default设置默认值，就会默认使用choices列表中的第一个值做default值
• required：默认值为 False，如果设置为True，则表示这个参数必须传入，否则会报错。

解析获取的参数

使用ArgumentParser.parse_args方法解析获取的参数，返回解析的结果：

args = parser.parse_args()

然后就可以使用设置中对每个参数指定的名字来获取它们的值，比如使用args.foo获取 --foo 参数获得的值

一个完整的简单的例子

这里有一个简单的例子，同时给出了不同的命令行参数对应的结果

import argparse

parser = argparse.ArgumentParser(description='An argparse example')

parser.add_argument("--method", '-m', choices=['add', 'multiple'], help='choose whether to add or to multiply')
parser.add_argument("--A", '-a', default=1, type=int, help="The first number")
parser.add_argument("--B", '-b', default=2, type=int, help="The second number")

args = parser.parse_args()

if args.method == 'add':
    print(args.A + args.B)
else:
    print(args.A * args.B)

如下是一些调用的例子：

>python main.py
2

>python main.py --help
usage: main.py [-h] [--method {add,multiple}] [--A A] [--B B]

An argparse example

optional arguments:
  -h, --help            show this help message and exit
  --method {add,multiple}, -m {add,multiple}
                        choose whether to add or to multiply
  --A A, -a A           The first number
  --B B, -b B           The second number

>python main.py --method multiple -a 10 -b 20
200

>python main.py --m add -a 10
12