Python subprocess模塊應用詳解

前言

Python作為一門腳本語言，由於其簡單易學，方便快捷的特點，逐漸成為了當今最受歡迎的編程語言之一。在實際應用中，我們常常會用Python編寫一些與操作系統交互的腳本，例如自動化操作、系統管理以及數據分析等方面。而對於許多需要與操作系統直接交互的任務，我們通常會使用Python標準庫中的subprocess模塊。

什麼是subprocess模塊

subprocess模塊是Python標準庫中用於創建新進程的模塊，它允許我們啟動一個新進程執行其他程序，並與其交互。可以說，在Python中使用subprocess模塊可以非常方便地執行系統命令、調用其他程序，以及實現數據流的輸入和輸出。

常見子進程的使用

在使用Python subprocess模塊的過程中，我們通常涉及到以下幾種常見的子進程:

1. Popen

Popen是subprocess模塊中最核心的函數。當需要創建一個新進程時，我們通常會使用此函數。它的語法如下所示:

subprocess.Popen(args, bufsize=0, executable=None, stdin=None, stdout=None, stderr=None, preexec_fn=None, close_fds=True, shell=False, cwd=None, env=None, universal_newlines=False, startupinfo=None, creationflags=0, restore_signals=True, start_new_session=False, pass_fds=(), *, encoding=None, errors=None)

其中各個參數含義如下:

• args: 需要執行的程序或命令，字符串形式，例如：’ls -l’。
• bufsize: 緩存區大小，默認為0，表示使用操作系統默認值。
• executable: 可執行文件的路徑，如果未提供，則默認使用 args 參數第一個空格前的字符串。
• stdin/stdout/stderr: 分別為標準輸入、標準輸出和標準錯誤輸出的文件描述符。如果沒有設置，則默認使用父進程的相應文件描述符。
• preexec_fn: 在子進程運行之前調用的可執行對象（callable），只能在UNIX平台使用。
• close_fds: 是否在子進程中關閉所有父進程中打開的文件描述符。默認為True。
• shell: 布爾值，表示是否使用shell執行命令。默認為False。
• cwd: 子進程的當前工作目錄。
• env: 子進程的環境變量。
• universal_newlines: 布爾值，是否將輸入輸出流中的\r和\n轉換成\n。默認為False。
• startupinfo: 傳遞一個對象，其中包含指定如何創建子進程的 Windows 特定信息。
• creationflags: 指定附加的創建標誌。只在Windows中有用。
• pass_fds: 要傳遞給子進程的文件描述符序列。
• encoding, errors：如果相關參數已啟用，則可以傳遞編碼與解碼錯誤信息

2. call, check_call, check_output

除了Popen函數外，subprocess模塊還提供了一些更多高級用法的函數。其中call函數是最簡單的函數，它與Popen函數很相似，但通過返回值來確定進程是否已退出，以及進程的退出狀態。

check_call函數和check_output函數都是基於call函數的封裝。

3. run

Python 3.5中新增加的run函數，通過它可以更加方便地執行命令

子進程執行命令的基本用法

import subprocess

# 執行「ls /tmp」命令
subprocess.run(['ls', '/tmp'])

# 執行「echo 'Hello World'」命令，並將執行結果輸出到標準輸出
result = subprocess.run(['echo', 'Hello World'], stdout=subprocess.PIPE)
print(result.stdout)

子進程和主進程之間的交互

使用subprocess模塊創建子進程時，主進程和子進程之間可以通過管道進行通信。通過pipe參數可以指定標準輸入、標註輸出和標準錯誤輸出使用的管道。

import subprocess

# 創建子進程執行「cat」命令，並將標準輸入和標準輸出連接到管道
p = subprocess.Popen(['cat'], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE)

# 向子進程寫入數據
p.stdin.write(b'hello\n')

# 從子進程讀取輸出
print(p.stdout.readline().decode())

使用Shell命令

當將shell參數設置為True時，subprocess模塊將默認使用shell執行命令。在下面的例子中，我們執行「ls -l /tmp」命令，使用管道將其轉輸到「grep test」命令中進行過濾，並輸出結果。

import subprocess

# 使用shell執行命令
p = subprocess.Popen('ls -l /tmp | grep test', shell=True, stdout=subprocess.PIPE)

# 讀取輸出
output = p.stdout.read().decode()

# 輸出結果
print(output)