调用外部程序并让该外部程序执行脚本在Python中是一个常见但关键的操作，尤其适用于需要批量或自动化处理各种任务的场景。Python为此提供了几种方法，包括使用subprocess模块、利用os.system()、或通过os.exec*()系列函数。其中，subprocess模块是最推荐的方式，因为它提供了更多的灵活性和控制能力。
subprocess模块允许你启动新的应用程序、连接到它们的输入/输出/错误管道，并且获取它们的返回码。这意味着你可以启动一个程序，控制它的输入和输出，等待它执行结束，然后获取执行结果，这为自动化脚本和任务提供了极大的便利。
一、SUBPROCESS模块的使用
启动外部程序
利用subprocess模块的run()函数是启动外部程序的一个简单直接的方法。例如：
import subprocess
result = subprocess.run(["ls", "-l"], capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)
这段代码调用了Unix命令ls来列出当前目录的内容，并通过capture_output=True捕获了输出结果，text=True则是将输出以文本形式而不是字节形式返回。
控制程序输入
如果需要向外部程序传递数据，可以使用subprocess.Popen()类，它提供了更多的控制能力。例如，向grep命令传递数据：
import subprocess
process = subprocess.Popen(["grep", "python"], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE, text=True)
stdout, stderr = process.communicate(input='python is awesome\npython is great\npython is simple')
print(stdout)
这段代码使用grep命令过滤出包含"python"的行，通过communicate()方法向进程的标准输入发送数据。
二、OS.SYSTEM()的应用
虽然subprocess是推荐方式，但在一些简单场景下，os.system()也非常实用。它允许你简单地运行外部程序，不过不如subprocess灵活。
import os
运行外部命令
os.system('echo Hello World')
三、OS.EXEC*()系列函数
os.exec*()系列函数用于在当前进程中执行一个新程序。这意味着当前的Python脚本会被停止，完全被新的程序取代。
import os
使用execvp替换当前进程
os.execvp("ls", ["ls", "-l"])
不过，这种方法通常不适用于需要Python脚本继续运行并处理外部程序结果的情况。
四、进阶用法和注意事项
在使用上述方法时，安全性是一个重要考虑因素。特别是在使用subprocess模块的shell=True选项时，因为这可能会引入安全漏洞。
# 小心使用shell=True
result = subprocess.run("ls -l | grep python", shell=True, capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)
当需要处理复杂的外部程序调用、传输大量数据或需要高级的错误处理时，逐步深入了解subprocess模块的高级用法非常重要。此外，一些第三方库，例如sh（仅限于Unix）提供了对subprocess的封装，使得调用外部命令更加容易。
总体而言，Python提供的这些工具使得调用外部程序变得简单高效，但正确选择适合任务需求的方法，并注意可能的安全风险，是成功利用这些工具的关键。
相关问答FAQs：
1. 如何使用Python调用外部程序并传递参数？
要使用Python调用外部程序并传递参数，可以使用subprocess模块。该模块提供了各种函数，可用于创建新的进程并与其进行通信。您可以使用subprocess.run()函数来执行外部程序，并使用args参数传递要执行的命令和参数。
以下是使用Python调用外部程序并传递参数的示例代码：
import subprocess
# 调用外部程序执行命令
result = subprocess.run(["program_name", "arg1", "arg2"], capture_output=True, text=True)
# 检查命令执行结果
if result.returncode == 0:
print("命令执行成功！")
print("输出结果：", result.stdout)
else:
print("命令执行失败！")
print("错误信息：", result.stderr)
2. 如何使用Python调用外部程序并获取执行结果？
要使用Python调用外部程序并获取执行结果，可以使用subprocess.run()函数。该函数的capture_output参数可以设置为True，以便捕获外部程序的标准输出和标准错误输出。
以下是使用Python调用外部程序并获取执行结果的示例代码：
import subprocess
# 调用外部程序执行命令并捕获输出
result = subprocess.run(["program_name", "arg1", "arg2"], capture_output=True, text=True)
# 检查命令执行结果
if result.returncode == 0:
print("命令执行成功！")
print("输出结果：", result.stdout)
else:
print("命令执行失败！")
print("错误信息：", result.stderr)
3. 如何使用Python调用外部程序并在后台运行？
要使用Python调用外部程序并在后台运行，可以使用subprocess.Popen()函数。该函数可以在新的进程中执行外部程序，并返回一个Popen对象，您可以使用该对象来与执行的进程进行交互。
以下是使用Python调用外部程序并在后台运行的示例代码：
import subprocess
# 调用外部程序并在后台运行
p = subprocess.Popen(["program_name", "arg1", "arg2"])
# 可以在后台运行的同时，继续执行其他的代码
# 等待外部程序执行结束
p.wAIt()
# 检查命令执行结果
if p.returncode == 0:
print("命令执行成功！")
else:
print("命令执行失败！")
您可以使用Popen.wait()方法等待外部程序执行结束，然后通过Popen.returncode属性获取命令的返回值。
