在Python中执行Shell命令的主要方法有三种：使用os.system()、使用subprocess模块、使用os.popen()。其中，subprocess模块是最推荐的方法，因为它提供了更强大的功能和更好的安全性。接下来，我将详细介绍使用subprocess模块执行Shell命令的方法。
subprocess模块可以让你启动新的进程、连接它们的输入/输出/错误管道，并获取返回值。在Python中，subprocess模块被设计为替代多个早期模块和函数，比如os.system、os.spawn*、os.popen*等。它提供了更灵活和强大的功能，使得在Python中运行Shell命令变得更加高效和安全。下面我们就来详细了解如何使用subprocess模块。
一、使用os.system()
在Python中，os.system()是一个简单的方法来执行Shell命令。它接受一个字符串作为参数，该字符串包含要执行的Shell命令。但是，os.system()不推荐用于复杂的命令执行，因为它的功能较为有限。
import os
使用os.system()执行shell命令
os.system('ls -l')
虽然os.system()能够执行Shell命令，但它仅返回命令执行的退出状态码，而无法获取命令的输出结果。因此，对于需要获取命令输出的场景，os.system()并不是最佳选择。
二、使用subprocess模块
1、subprocess.run()
subprocess.run()是subprocess模块中最常用的方法之一。它能够执行Shell命令，并获取命令的标准输出和标准错误输出。
import subprocess
使用subprocess.run()执行shell命令
result = subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True, text=True)
获取命令输出
print(result.stdout)
在上面的例子中，subprocess.run()执行了ls -l命令，并通过capture_output=True参数捕获了命令的标准输出。text=True参数指定将输出解码为字符串格式，从而使得打印输出更加直观。
2、subprocess.Popen()
subprocess.Popen()提供了更底层的接口，用于执行Shell命令。它允许更精细地控制进程的输入、输出和错误管道。
import subprocess
使用subprocess.Popen()执行shell命令
process = subprocess.Popen(['ls', '-l'], stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, text=True)
获取命令输出
stdout, stderr = process.communicate()
print(stdout)
subprocess.Popen()返回一个Popen对象，表示正在运行的进程。通过调用communicate()方法，可以获取命令的标准输出和标准错误输出。
三、使用os.popen()
os.popen()也是执行Shell命令的方法之一。它返回一个文件对象，通过该对象可以读取命令的输出。
import os
使用os.popen()执行shell命令
with os.popen('ls -l') as f:
output = f.read()
print(output)
虽然os.popen()能够获取命令的输出，但它不如subprocess模块功能强大，且在某些情况下存在安全隐患。因此，建议优先使用subprocess模块。
四、subprocess模块的高级用法
1、传递输入数据
使用subprocess.run()或subprocess.Popen()时，可以通过stdin参数传递输入数据给命令。
import subprocess
传递输入数据给shell命令
result = subprocess.run(['grep', 'pattern'], input='line1\nline2\npattern line3\n', text=True, capture_output=True)
print(result.stdout)
在这个例子中，input参数用于传递输入数据给grep命令，使其在输入数据中查找指定的模式。
2、执行带有管道的命令
subprocess模块支持执行带有管道的Shell命令。可以通过shell=True参数来实现。
import subprocess
执行带有管道的shell命令
result = subprocess.run('ls -l | grep pattern', shell=True, capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)
需要注意的是，使用shell=True会带来潜在的安全风险，特别是在处理用户输入时。因此，在可能的情况下，应尽量避免使用shell=True。
3、处理命令的异常
在执行Shell命令时，可能会发生异常。可以通过检查返回码或捕获异常来处理这些情况。
import subprocess
try:
# 执行shell命令，并检查返回码
result = subprocess.run(['ls', '-l', 'nonexistent_file'], check=True, capture_output=True, text=True)
except subprocess.CalledProcessError as e:
print(f'Error: {e}')
在这个例子中，check=True参数用于在命令返回非零退出码时抛出CalledProcessError异常。通过捕获该异常，可以处理命令执行失败的情况。
五、总结
在Python中，subprocess模块是执行Shell命令的推荐方式，因为它提供了强大的功能和更好的安全性。通过使用subprocess.run()和subprocess.Popen()，可以轻松地在Python中执行Shell命令，并获取命令的输出结果。此外，subprocess模块还支持传递输入数据、执行带有管道的命令以及处理命令的异常。虽然os.system()和os.popen()也是可选的方法，但由于其功能和安全性较差，不建议在复杂场景中使用。
相关问答FAQs：
在Python中如何执行Shell命令？
要在Python中执行Shell命令，可以使用subprocess模块。这个模块提供了强大的功能，可以创建新的进程、连接到它们的输入/输出/错误管道，并获取返回码。以下是一个简单的示例：
import subprocess
result = subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)
这段代码将执行ls -l命令，并将输出打印到控制台。你可以根据需要修改命令和参数。
使用Python执行Shell命令时，如何处理错误？
在执行Shell命令时，错误处理非常重要。可以通过check=True参数来确保如果命令返回非零状态码，将引发CalledProcessError异常。示例如下：
import subprocess
try:
subprocess.run(['ls', '-z'], check=True)
except subprocess.CalledProcessError as e:
print(f"命令执行失败，错误信息：{e}")
在这个例子中，如果命令失败，将捕获并打印错误信息。
是否可以在Python中使用Shell的管道和重定向？
是的，Python的subprocess模块支持管道和重定向。可以通过subprocess.Popen来实现更复杂的命令组合。例如，使用管道将一个命令的输出传递给另一个命令：
import subprocess
# 使用管道将`ls`的输出传递给`grep`
p1 = subprocess.Popen(['ls', '-l'], stdout=subprocess.PIPE)
p2 = subprocess.Popen(['grep', 'py'], stdin=p1.stdout, stdout=subprocess.PIPE)
p1.stdout.close() # 允许p1进程接收SIGPIPE信号
output = p2.communicate()[0]
print(output.decode())
以上代码将列出当前目录下所有包含“py”的文件。
