python如何调用shell命令

Python调用shell命令有多种方法：os.system()、subprocess.run()、os.popen()、subprocess.Popen()。其中最常用且推荐的是subprocess模块，因为它更强大且灵活。subprocess模块提供了多种方法来启动新进程、连接它们的输入/输出/错误管道，并获取它们的返回码。下面我将详细介绍subprocess模块的使用。

一、os.system()

os.system()是最简单的方法之一，但它的功能相对有限。它用于运行shell命令并将命令的输出打印到标准输出。

import os
os.system('ls -l')

尽管os.system()方法很简单，但它没有提供捕获命令输出的功能，这使得它在很多情况下不太适用。

二、subprocess.run()

subprocess.run()是subprocess模块中最常用的方法之一，适用于Python 3.5及以上版本。它执行命令并等待命令完成，返回一个包含执行结果的CompletedProcess实例。

import subprocess
result = subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)

capture_output=True：捕获标准输出和标准错误。
text=True：将输出解码为字符串。

这种方法不仅能捕获命令的输出，还能处理标准错误输出，非常适合需要捕获和处理shell命令输出的场景。

三、os.popen()

os.popen()方法用于执行shell命令并获取其输出。尽管功能较为强大，但在Python 3.5及以上版本中已经不再推荐使用。

import os
output = os.popen('ls -l').read()
print(output)

四、subprocess.Popen()

subprocess.Popen()提供了更多的控制，适用于需要复杂进程控制和管道的场景。它可以实现异步进程执行、实时获取命令输出等功能。

import subprocess
process = subprocess.Popen(['ls', '-l'], stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, text=True)
stdout, stderr = process.communicate()
print(stdout)

subprocess.PIPE：用于将标准输出和标准错误输出管道化。
communicate()：与进程交互并等待命令完成，返回输出和错误。

五、捕获命令输出和错误

使用subprocess模块可以方便地捕获命令输出和错误。例如，使用subprocess.run()方法：

import subprocess
result = subprocess.run(['ls', '-l', '/nonexistent'], capture_output=True, text=True)
if result.returncode == 0:
    print("Command succeeded:", result.stdout)
else:
    print("Command failed:", result.stderr)

六、传递输入到命令

有时需要向命令传递输入，这可以使用subprocess.Popen()方法来实现：

import subprocess
process = subprocess.Popen(['grep', 'pattern'], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE, text=True)
stdout, stderr = process.communicate(input='input text')
print(stdout)

七、使用Shell模式

尽管不推荐，但有时需要在shell中运行命令，可以使用subprocess.run()或subprocess.Popen()的shell=True参数：

import subprocess
result = subprocess.run('ls -l', shell=True, capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)

需要注意的是，使用shell=True时要小心命令注入攻击，特别是在处理用户输入时。

八、设置超时

在某些情况下，命令可能会长时间运行，这时可以设置超时：

import subprocess
try:
    result = subprocess.run(['sleep', '10'], timeout=5)
except subprocess.TimeoutExpired:
    print("Command timed out")

九、使用环境变量

可以通过传递env参数来设置子进程的环境变量：

import subprocess
import os
env = os.environ.copy()
env['MY_VAR'] = 'value'
result = subprocess.run(['printenv', 'MY_VAR'], env=env, capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)

十、处理复杂命令

对于需要使用管道或重定向的复杂命令，可以使用shell=True并将整个命令作为字符串传递：

import subprocess
result = subprocess.run('ls -l | grep py', shell=True, capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)

十一、异步执行命令

可以使用subprocess.Popen()来异步执行命令，并在后台运行：

import subprocess
process = subprocess.Popen(['sleep', '5'])
print("Command is running in background")
process.wait()
print("Command completed")

十二、跨平台兼容性

在编写脚本时需要考虑到不同操作系统的兼容性。例如，Windows和Unix系统的命令语法有所不同：

import subprocess
import platform
if platform.system() == 'Windows':
    command = 'dir'
else:
    command = 'ls -l'
result = subprocess.run(command, shell=True, capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)

十三、总结

subprocess模块是Python中调用shell命令的推荐方式，它提供了丰富的功能来控制和管理子进程。使用subprocess.run()方法可以方便地执行命令并获取输出，而subprocess.Popen()方法则适用于需要更复杂进程控制的场景。无论是捕获输出、处理错误、传递输入、设置超时还是使用环境变量，subprocess模块都提供了灵活的解决方案。

通过合理选择和使用subprocess模块的方法，可以在Python脚本中高效、可靠地调用和管理shell命令，从而实现更复杂和强大的功能。