在Python中获取系统命令，可以使用os.system()、subprocess.run()、subprocess.Popen()等方法。这些方法允许你在Python脚本中执行系统命令，并获取命令的输出或状态。其中，subprocess模块是一个功能更为强大的工具，推荐使用它来执行和管理系统命令。下面将详细介绍如何使用subprocess.run()方法。
subprocess.run()是Python中执行系统命令的推荐方法，因为它提供了更高的灵活性和更好的错误处理机制。通过subprocess.run()，你可以执行命令并获取其输出、错误信息以及退出状态。以下是一个使用subprocess.run()的简单示例：
import subprocess
执行系统命令并获取结果
result = subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True, text=True)
输出命令的返回码、标准输出和标准错误
print('Return code:', result.returncode)
print('Output:', result.stdout)
print('Error:', result.stderr)
在这个示例中，我们使用subprocess.run()来执行一个简单的ls -l命令，并设置capture_output=True以捕获命令的标准输出和标准错误。通过text=True参数，我们可以以字符串形式读取输出。
接下来，将详细介绍在Python中获取系统命令的几种方法。
一、OS.SYSTEM()方法
1.1 使用场景
os.system()是Python中最简单的执行系统命令的方法之一。它适用于不需要获取命令输出的场景，例如执行一些简单的命令、脚本启动或文件操作等。
1.2 基本用法
os.system()的基本用法非常简单。以下是一个示例：
import os
执行系统命令
exit_status = os.system('ls -l')
输出命令的退出状态
print('Exit status:', exit_status)
在这个示例中，我们通过os.system()执行ls -l命令，并获取命令的退出状态。需要注意的是，os.system()不会返回命令的输出结果，只会返回命令执行后的退出状态。
1.3 注意事项
尽管os.system()使用简单，但它有一些限制和注意事项：
-
无法获取命令输出：
os.system()无法捕获命令的标准输出和错误输出，只能获取命令的退出状态。 -
安全性问题：在处理用户输入时，直接使用
os.system()可能会导致命令注入的安全问题，因此在使用时需要特别注意。
二、SUBPROCESS模块
2.1 SUBPROCESS.RUN()方法
subprocess.run()是执行系统命令的推荐方法。它提供了丰富的功能，如捕获输出、设置超时、环境变量等。
2.1.1 捕获输出
通过subprocess.run()的capture_output=True参数，可以捕获命令的输出。以下是一个示例：
import subprocess
result = subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True, text=True)
print('Return code:', result.returncode)
print('Output:', result.stdout)
print('Error:', result.stderr)
2.1.2 设置超时
你可以通过timeout参数为命令设置超时。如果命令在指定时间内没有完成，将引发TimeoutExpired异常：
try:
result = subprocess.run(['sleep', '10'], timeout=5)
except subprocess.TimeoutExpired:
print('Command timed out')
2.2 SUBPROCESS.POPEN()方法
subprocess.Popen()提供了更高级的接口，允许你与子进程进行交互。它适用于需要持续读取输出或向子进程写入输入的场景。
2.2.1 基本用法
以下是一个使用subprocess.Popen()的示例：
import subprocess
启动子进程
process = subprocess.Popen(['ls', '-l'], stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
获取输出和错误
stdout, stderr = process.communicate()
print('Output:', stdout.decode())
print('Error:', stderr.decode())
2.2.2 与子进程交互
subprocess.Popen()允许通过stdin参数与子进程进行交互。以下是一个示例：
import subprocess
启动子进程并与其交互
process = subprocess.Popen(['cat'], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
向子进程写入数据
stdout, stderr = process.communicate(input=b'Hello, World!\n')
print('Output:', stdout.decode())
print('Error:', stderr.decode())
三、获取命令输出
3.1 使用CHECK_OUTPUT()方法
subprocess.check_output()是获取命令输出的便捷方法。它执行命令并返回命令的标准输出。如果命令返回非零退出状态，将引发CalledProcessError异常。
import subprocess
try:
output = subprocess.check_output(['ls', '-l'], text=True)
print('Output:', output)
except subprocess.CalledProcessError as e:
print('Error:', e.output)
3.2 使用GETOUTPUT()方法
os.popen()提供了类似于文件接口的方式来获取命令输出。以下是一个示例：
import os
使用os.popen()获取命令输出
with os.popen('ls -l') as stream:
output = stream.read()
print('Output:', output)
四、错误处理与调试
在执行系统命令时，错误处理与调试是非常重要的。以下是一些建议：
4.1 捕获异常
在使用subprocess模块时，捕获异常可以帮助你更好地处理错误。例如，捕获subprocess.CalledProcessError异常：
import subprocess
try:
result = subprocess.run(['ls', '-l', '/nonexistent'], check=True)
except subprocess.CalledProcessError as e:
print('Command failed with return code', e.returncode)
4.2 调试输出
在调试时，可以通过stdout和stderr获取更多信息。设置text=True可以使输出更易于阅读：
result = subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True, text=True)
print('Output:', result.stdout)
print('Error:', result.stderr)
五、安全性考虑
在执行系统命令时，安全性是一个重要的考虑因素。以下是一些建议：
5.1 避免命令注入
在处理用户输入时，避免直接将输入拼接到命令中，以防止命令注入攻击。使用参数列表而不是字符串来指定命令：
# 不安全的做法
command = 'ls ' + user_input
subprocess.run(command, shell=True)
安全的做法
subprocess.run(['ls', user_input])
5.2 使用SHELL=False
除非有特殊需要，否则应避免使用shell=True，因为它可能导致安全问题。使用shell=False更加安全：
# 不推荐
subprocess.run('ls -l', shell=True)
推荐
subprocess.run(['ls', '-l'])
六、进阶功能
6.1 管道操作
通过subprocess.Popen()，你可以实现命令之间的管道操作。以下是一个示例：
import subprocess
创建两个进程并通过管道连接
p1 = subprocess.Popen(['ls', '-l'], stdout=subprocess.PIPE)
p2 = subprocess.Popen(['grep', 'py'], stdin=p1.stdout, stdout=subprocess.PIPE)
获取最终输出
output = p2.communicate()[0]
print('Output:', output.decode())
6.2 环境变量
通过env参数，你可以为子进程设置环境变量：
import subprocess
import os
设置环境变量并执行命令
env = os.environ.copy()
env['MY_VAR'] = '123'
subprocess.run(['printenv', 'MY_VAR'], env=env)
七、总结
Python提供了多种方法来执行和获取系统命令。对于简单的命令执行，os.system()可能足够。然而，subprocess模块提供了更强大的功能和灵活性，推荐用于需要捕获输出、设置超时和进行安全性考虑的场景。通过合理使用这些方法，你可以在Python中高效、安全地执行系统命令。
相关问答FAQs：
如何在Python中执行系统命令并获取输出？
在Python中，可以使用subprocess模块来执行系统命令并获取输出。这个模块提供了强大的功能，可以启动新进程、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)
在这个例子中，run()函数执行ls -l命令，capture_output=True参数使得可以捕获输出，text=True则将输出作为字符串返回。
在Python中执行系统命令是否会影响系统性能？
执行系统命令的性能影响取决于命令的复杂性和执行频率。简单的命令通常不会对系统性能造成显著影响，但频繁地调用复杂命令可能会导致资源消耗增加。因此，建议在批量处理或定时任务中合理安排系统命令的执行，以优化性能。
是否可以在Python中处理系统命令的错误？
是的，subprocess模块提供了处理错误的方式。当执行的命令失败时，可以通过检查返回码或捕获异常来获取错误信息。可以使用check=True参数来确保如果命令失败则引发异常。以下是一个示例：
try:
result = subprocess.run(['ls', 'non_existent_file'], check=True, capture_output=True, text=True)
except subprocess.CalledProcessError as e:
print(f"命令执行失败：{e}")
此代码在尝试列出不存在的文件时会引发异常，并输出错误信息。
