Python中的os系統與subprocess模塊：執行命令與子進程控制

一、os系統模塊

Python內置了os系統模塊，可以用於執行與操作系統相關的命令，如文件操作、進程管理、環境變量等。其中，os.system()是最為基礎和常用的函數，可以幫助我們執行Linux命令。

下面是os.system()的示例代碼：

import os

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

在Linux終端下執行上述代碼，結果為：

hello world

可以看到，os.system()可以幫助我們在Python腳本中執行Linux命令，並且可以獲得Linux命令的輸出結果。但是，它的缺點也非常明顯：它無法獲得Linux命令的返回值，因此無法判斷命令是否執行成功。

二、subprocess模塊

subprocess模塊是Python中關於子進程的模塊，可以幫助我們更加靈活地調用系統命令，並且能夠獲取到命令執行的返回值。

下面是subprocess模塊的示例代碼：

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)

運行上述代碼，輸出結果為：

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

可以看到，我們使用subprocess.Popen()函數幫助我們執行了Linux命令，並獲取到了Linux的輸出結果、錯誤信息和返回值。其中，Popen()函數支持多種參數，比如：

• shell參數：用於控制是否啟用shell
• stdin、stdout、stderr參數：用於控制輸入輸出的類型和流程
• timeout參數：用於控制執行命令的超時時間
• …

三、subprocess模塊的高級應用

除了上述基礎的使用方式，subprocess模塊還支持許多高級特性，比如：

• 支持管道操作
• 支持工作目錄切換
• 支持環境變量的設置
• 支持文件描述符的傳遞
• 支持捕獲子進程信號
• …

下面是示例代碼，用於展示subprocess模塊的高級特性：

import os
import subprocess

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

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

# 環境變量的設置
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())

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

# 捕獲子進程信號
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()

總的來說，subprocess模塊是Python中一個非常強大的系統模塊，參考官方文檔使用時請一定要注意各種參數的使用規則，以及與其他模塊的配合使用。