一、使用os模块
在Python中，可以使用os模块运行Windows命令、通过调用os.system函数执行简单的命令、os.popen函数捕获命令输出、os.startfile打开文件或程序。其中，os.system是最常用的方法，因为它简单易用，适用于执行不需要捕获输出的命令。os.popen则更适合需要处理命令输出的情况。os.startfile提供了一种快捷的方式来打开文件或程序。
os模块是Python标准库的一部分，提供了一系列与操作系统交互的功能。通过os模块，Python程序可以在不同操作系统上运行并执行相应的系统命令。在Windows上，使用os模块可以方便地运行cmd命令。
os.system是os模块中最简单的方法之一，用于在子shell中执行命令。这个函数的返回值是命令执行后的退出状态码，通常为0表示成功，非0表示失败。例如，要执行一个简单的dir命令，可以使用以下代码：
import os
os.system('dir')
然而，os.system的缺点是无法获取命令的输出结果。如果需要捕获输出，可以使用os.popen函数。os.popen函数可以打开一个管道，以便读取或写入命令的标准输入、输出或错误。例如，以下代码可以捕获dir命令的输出：
import os
with os.popen('dir') as p:
output = p.read()
print(output)
os.startfile是os模块提供的另一种方法，用于打开文件或程序。它类似于在资源管理器中双击一个文件。例如，使用os.startfile可以打开一个文本文件：
import os
os.startfile('example.txt')
二、使用subprocess模块
subprocess模块是Python中执行系统命令的推荐方法、更强大且灵活、能够捕获输出、设置超时、传递输入数据、执行复杂的命令链。相比os模块，subprocess提供了更高级的功能，适合需要精细控制命令执行的场合。
subprocess模块提供了多种方法来执行系统命令，其中最常用的是subprocess.run。subprocess.run返回一个CompletedProcess实例，包含了命令的执行结果和输出。例如，要执行一个简单的dir命令，并获取其输出，可以使用以下代码：
import subprocess
result = subprocess.run(['dir'], shell=True, capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)
在subprocess.run中，参数shell=True表示在shell中执行命令，而capture_output=True则表示捕获命令的标准输出和错误输出。text=True使输出以字符串形式返回，而不是字节。
subprocess.Popen是subprocess模块的另一种方法，提供了更底层的接口。与subprocess.run不同，subprocess.Popen不会等待命令完成，而是立即返回一个Popen对象，供后续交互。例如，可以使用Popen手动读取命令的输出：
import subprocess
p = subprocess.Popen(['dir'], shell=True, stdout=subprocess.PIPE, text=True)
output, errors = p.communicate()
print(output)
在这个例子中，stdout=subprocess.PIPE用于将命令的标准输出重定向到管道，而p.communicate()则用于读取输出。
三、使用platform模块判断操作系统
在编写跨平台的Python程序时，常需要判断当前操作系统、platform模块提供了一种简单的方法、使用platform.system函数可以获取操作系统名称。根据不同的操作系统，程序可以选择性地执行特定的命令。
例如，可以使用以下代码判断当前系统是否为Windows：
import platform
if platform.system() == 'Windows':
print('Running on Windows')
else:
print('Not running on Windows')
通过判断平台，程序可以在不同的系统上执行不同的命令。在Windows上，可以使用cmd命令，而在Linux或macOS上，可以使用对应的shell命令。
四、使用os.environ设置环境变量
在某些情况下，需要在运行命令前设置环境变量、os.environ提供了一个字典接口、可以通过键值对的方式设置或获取环境变量。例如，要在运行命令前设置PATH环境变量，可以使用以下代码：
import os
os.environ['PATH'] += os.pathsep + 'C:\\new_path'
os.system('some_command')
在这个例子中，os.pathsep是路径分隔符，在Windows上为分号（;），在Unix系系统上为冒号（:）。通过修改os.environ['PATH']，可以在运行命令前临时更新环境变量。
五、使用shlex模块处理复杂命令
在执行复杂命令时，可能需要对命令字符串进行分割、shlex模块提供了split函数、可以正确地处理包含引号或转义字符的命令。例如：
import shlex
import subprocess
command = 'some_command "argument with spaces" another_argument'
args = shlex.split(command)
subprocess.run(args)
shlex.split会正确地将command字符串分割为一个列表，确保包含空格或引号的参数被正确处理。
六、处理命令执行的错误
在执行系统命令时，可能会遇到各种错误、subprocess.run提供了check参数、设置为True时会在命令失败时抛出CalledProcessError异常。例如：
import subprocess
try:
subprocess.run(['false'], check=True)
except subprocess.CalledProcessError as e:
print(f'Command failed with return code {e.returncode}')
通过捕获异常，可以对命令执行的错误进行处理，例如记录日志或重试操作。
七、使用异步执行命令
在某些场合，需要异步执行系统命令、并在命令执行期间执行其他操作、可以使用asyncio模块结合subprocess模块实现异步命令执行。例如：
import asyncio
import subprocess
async def run_command():
process = await asyncio.create_subprocess_exec(
'some_command',
stdout=subprocess.PIPE,
stderr=subprocess.PIPE
)
stdout, stderr = await process.communicate()
print(stdout.decode())
asyncio.run(run_command())
在这个例子中，asyncio.create_subprocess_exec用于异步创建子进程，而process.communicate用于等待命令完成并获取输出。
八、使用第三方库增强功能
除了Python标准库，还有许多第三方库可以增强系统命令执行的功能、例如，plumbum、pexpect等库提供了更高级的接口、可以更方便地执行和管理系统命令。
plumbum库提供了一个面向对象的接口，可以更直观地构建和执行命令。例如：
from plumbum import local
cmd = local['dir']
output = cmd()
print(output)
pexpect库则更适合处理需要交互的命令，例如需要输入密码的SSH连接：
import pexpect
child = pexpect.spawn('ssh user@host')
child.expect('password:')
child.sendline('mypassword')
child.interact()
通过结合使用Python标准库和第三方库，可以根据具体需求选择合适的方法来运行Windows命令。不同的方法各有优劣，需要根据实际情况进行取舍。
相关问答FAQs：
如何在Python中执行Windows命令？
在Python中，可以使用os模块或subprocess模块来执行Windows命令。os.system()方法可以用于简单的命令执行，而subprocess.run()提供了更多的功能和灵活性，例如获取命令输出和错误信息。以下是使用subprocess模块的示例代码：
import subprocess
result = subprocess.run(['dir'], shell=True, capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)
这个代码将执行dir命令并打印出结果。
在Python中执行命令时如何处理输出和错误？
使用subprocess模块时，可以通过设置capture_output=True来捕获标准输出和标准错误。这样可以方便地处理命令执行后的结果和可能发生的错误。例如：
import subprocess
result = subprocess.run(['invalid_command'], shell=True, capture_output=True, text=True)
if result.returncode != 0:
print("Error:", result.stderr)
else:
print("Output:", result.stdout)
这种方式有助于调试和错误处理。
Python中运行命令时需要注意哪些安全问题？
在运行Windows命令时，尤其是涉及用户输入的命令，应该考虑到安全性问题。避免使用shell=True，以防止命令注入攻击。此外，确保对用户输入进行适当的验证和清理，确保只运行经过验证的命令。例如，使用列表而非字符串来传递命令和参数：
import subprocess
subprocess.run(['echo', 'Hello, World!'], check=True)
这种方式能够有效减少安全风险。
