Python实现系统交互(subprocess)-猿码集

1. 什么是subprocess?

subprocess是Python中一个强大的库，通过它可以在Python程序中启动新的进程，并通过管道(inter-process communication)与进程交互。

1.1 为什么需要subprocess?

在某些情况下，我们可能需要在Python程序中执行一些系统命令或启动其他的可执行程序，此时可以使用subprocess库来实现。

下面通过一个简单的例子来说明subprocess的用途：

import subprocess
# 执行系统命令ls，并将输出结果打印到控制台
subprocess.run(['ls'])

上述代码会调用系统的ls命令，并将输出结果打印到控制台。而这个过程，就是通过subprocess库实现的。

2. subprocess的使用方法

subprocess库提供了多个函数来启动外部进程，并与其进行交互。

2.1 执行简单命令

当需要执行简单的命令时，可以使用subprocess.run()函数。这个函数可以接受一个命令字符串或一个命令列表作为参数，并执行该命令。

import subprocess
# 执行系统命令ls，并将输出结果打印到控制台
subprocess.run('ls', shell=True)

在执行命令时，需要注意传递给run()函数的命令参数类型。如果传递的是字符串，需要设置shell=True，因为默认情况下，命令参数是以列表形式传递的。

另外，当执行命令时，可以通过check=True参数来检查命令是否执行成功。如果返回码不为0，则会抛出异常。

import subprocess
# 执行命令，并检查是否执行成功
subprocess.run('ls', check=True, shell=True)

2.2 与子进程交互

在Python程序中启动子进程后，可以通过subprocess.PIPE对象与其进行交互。

下面是一个简单的示例，演示了如何使用subprocess.PIPE与子进程进行交互，通过subprocess库实现一个与外部命令交互的Python脚本。

import subprocess
# 使用subprocess库实现一个简单的交互式脚本
child = subprocess.Popen(['python'], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE)
while True:
    command = input(">>> ")
    child.stdin.write(command.encode())
    child.stdin.write(b'\n')
    child.stdin.flush()
    output = child.stdout.readline().decode()
    print(output.strip())

上述代码会启动一个Python解释器子进程，并在控制台上接受用户输入的Python代码，并将执行结果返回。

2.3 使用communicate()方法

在与子进程交互时，subprocess提供了一个更简单的方法，即使用communicate()方法。

这个方法会返回一个二元组，其中包含了子进程的标准输出和标准错误输出。

import subprocess
# 执行命令，并使用communicate()方法获取子进程的输出
output = subprocess.Popen(['ls'], stdout=subprocess.PIPE).communicate()[0]
print(output.decode())

3. subprocess的参数和选项

subprocess库提供了多个选项和参数，用于控制如何启动子进程和与子进程进行交互。

3.1 shell选项

subprocess.run()函数提供了一个shell参数，用于控制是否通过shell执行命令。

如果设置为True，则会通过shell执行命令；如果设置为False，则不会通过shell执行命令。

开启shell选项会存在一定的安全风险，因此在执行不可信的命令时需要谨慎。

3.2 stdin, stdout和stderr选项

subprocess.Popen()函数提供了多个参数，分别用于设置子进程的标准输入、标准输出和标准错误输出。

这些参数可以是一个文件句柄或一个文件名，用于设置子进程和父进程之间的输入输出流。

import subprocess
# 使用subprocess创建一个新的进程，并将输出写入文件
with open('output.txt', mode='w') as f:
    subprocess.run(['ls'], stdout=f)

3.3 close_fds选项

subprocess.Popen()函数提供了一个close_fds参数，用于控制是否关闭在子进程中不需要的文件描述符。

如果设置为True，则会在子进程中关闭所有文件描述符；如果设置为False，则不会关闭文件描述符。

这个选项主要用于确保子进程不会意外地访问父进程中打开的文件描述符。

3.4 cwd选项

subprocess.Popen()函数提供了一个cwd参数，用于设置子进程的工作目录。

这个选项可以用于确保子进程在正确的路径下执行相对路径的命令。

import subprocess
# 设置子进程的工作目录，并执行命令
subprocess.run(['mkdir', 'test'], cwd='/home/user')

4. 示例代码

下面是一个完整的示例代码，演示了如何使用subprocess库执行命令并获取输出。

import subprocess
# 执行命令
result = subprocess.Popen(['ls'], stdout=subprocess.PIPE)
# 打印输出
print(result.stdout.read().decode())

5. 总结