Python中的os系统与subprocess模块：执行命令与子进程控制

一、os系统模块

Python内置了os系统模块，可以用于执行与操作系统相关的命令，如文件操作、进程管理、环境变量等。其中，os.system()是最为基础和常用的函数，可以帮助我们执行Linux命令。

下面是os.system()的示例代码：

import os

os.system('echo "hello world"')

在Linux终端下执行上述代码，结果为：

hello world

可以看到，os.system()可以帮助我们在Python脚本中执行Linux命令，并且可以获得Linux命令的输出结果。但是，它的缺点也非常明显：它无法获得Linux命令的返回值，因此无法判断命令是否执行成功。

二、subprocess模块

subprocess模块是Python中关于子进程的模块，可以帮助我们更加灵活地调用系统命令，并且能够获取到命令执行的返回值。

下面是subprocess模块的示例代码：

import subprocess

cmd = 'echo "hello world"'
p = subprocess.Popen(cmd, shell=True, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
stdout, stderr = p.communicate()
status = p.returncode

print("stdout: ", stdout)
print("stderr: ", stderr)
print("status: ", status)

运行上述代码，输出结果为：

stdout:  b'hello world\n'
stderr:  b''
status:  0

可以看到，我们使用subprocess.Popen()函数帮助我们执行了Linux命令，并获取到了Linux的输出结果、错误信息和返回值。其中，Popen()函数支持多种参数，比如：

• shell参数：用于控制是否启用shell
• stdin、stdout、stderr参数：用于控制输入输出的类型和流程
• timeout参数：用于控制执行命令的超时时间
• …

三、subprocess模块的高级应用

除了上述基础的使用方式，subprocess模块还支持许多高级特性，比如：

• 支持管道操作
• 支持工作目录切换
• 支持环境变量的设置
• 支持文件描述符的传递
• 支持捕获子进程信号
• …

下面是示例代码，用于展示subprocess模块的高级特性：

import os
import subprocess

# 管道操作
cmd1 = 'echo "hello" | sed s/hello/hi/g'
p1 = subprocess.Popen(cmd1, shell=True)
p1.wait()

# 工作目录切换
os.chdir('/tmp')
cmd2 = 'pwd'
p2 = subprocess.Popen(cmd2, shell=True, stdout=subprocess.PIPE)
stdout, _ = p2.communicate()
print("cwd: ", stdout.strip())

# 环境变量的设置
env = os.environ.copy()
env['PATH'] = env['PATH'] + ':/usr/local/bin'
cmd3 = 'echo $PATH'
p3 = subprocess.Popen(cmd3, shell=True, env=env, stdout=subprocess.PIPE)
stdout, _ = p3.communicate()
print("PATH: ", stdout.strip())

# 文件描述符传递
cmd4 = 'ls'
p4 = subprocess.Popen(cmd4, shell=True, stdout=subprocess.PIPE)
with open('/tmp/ls.txt', 'wb') as f:
    f.write(p4.stdout.read())

# 捕获子进程信号
def on_signal(signum, frame):
    print("Received signal ", signum)

cmd5 = 'sleep 10'
p5 = subprocess.Popen(cmd5, shell=True)
signal.signal(signal.SIGTERM, on_signal)
time.sleep(1)
p5.terminate()

总的来说，subprocess模块是Python中一个非常强大的系统模块，参考官方文档使用时请一定要注意各种参数的使用规则，以及与其他模块的配合使用。