python argparse:命令行参数解析详解

时间:2022-12-24 10:36:24

简介

本文介绍的是argparse模块的基本使用方法,尤其详细介绍add_argument内建方法各个参数的使用及其效果。

本文翻译自argparse的官方说明,并加上一些笔者的理解

import argparse

parser = argparse.ArgumentParser(description='Process some integers.')
parser.add_argument('integers', metavar='N', type=int, nargs='+',
help='an integer for the accumulator')
parser.add_argument('--sum', dest='accumulate', action='store_const',
const=sum, default=max,
help='sum the integers (default: find the max)') args = parser.parse_args()
print(args.accumulate(args.integers))

如上示例,argparse模块的基本使用包含5个步骤:

  1. import模块:import argparse
  2. 获解析器对象:argparse.ArgumentParser
  3. 利用解析器对象内建方法,添加参数解析规则:add_argument
  4. 利用解析器对象内建方法,开始解析参数,获取解析结果对象:parse_args
  5. 从解析结果对象中,获取参数值:parse_args

解析器类(ArgumentParser)

在第2步中,我们通过ArgumentParser()函数的调用获取了解析器对象ArgumentParser

在了解解析器对象的各个成员之前,我们先对一段正常的说明文本进行区间划分

# usage字段
usage: 程序名 [-h|--help] ..... # Description字段
程序功能描述 # 位置参数说明(必选)
positional arguments:
... # 可选参数说明
optional arguments:
... # 补充说明字段
...

例如

usage: PROG [-h] [--foo [FOO]] bar [bar ...]

bar help

positional arguments:
bar bar help optional arguments:
-h, --help show this help message and exit
--foo [FOO] foo help And that's how you'd foo a bar

关于位置参数与可选参数的理解,参考下一章节:添加参数解析规则

在上述的区间划的认识下,我们再来看看解析器对象的成员及其功能

名字 默认值 功能
prog sys.argv[0] -h时显示的程序名
usage - usage字段描述
description None description字段描述
epilog None 补充字段描述
parents None 从父(公共)解析器中继承所有的参数选项
formatter_class None 定制说明文本的显示风格
prefix_class - 定制前缀字符,例如前缀"-b"改为“+b"
add_help True 是否使能显示参数 -h --help
allow_abbrev True 是否支持长参数
fromfile_prefix_chars None
argument_default None
conflict_handler None

比较常用的是description,例如:

parser = argparse.ArgumentParser(description='Process some integers.')

或者

parser = argparse.ArgumentParser()
parser.descritpioin="Process some integers."

添加参数解析规则(add_argument)

add_argument是解析器类ArgumentParser的内建方法,用于向解析器添加参数解析规则

ArgumentParser.add_argument(name or flags...[, action][, nargs][, const][, default][, type]
[, choices][, required][, help][, metavar][, dest])

内建方法支持以下的关键字,我们会对每一个关键字及其效果做进一步说明

关键字 简介
name or flags 参数名或者"-/--"开头的选项,例如foo或者-f, --foo
action 匹配到选项后的行为
nargs 选项跟随的参数个数
const 在某些actionnargs下,使用的固定值
default 默认值
type 参数类型
choices 可选的参数值范围
required 选项必选or可选
help 参数描述
metavar 使用说明中显示的参数名
dest 选项最终在解析结果对象中的名字

关键字name or flags

关键字name是什么?flags又是什么?两者有什么差别?

name表示参数名,其赋值与位置顺序相关,因此也叫位置参数名,命令行中必须赋值

flags表示-|--开头的参数名,命令行中可选参数

例如:

#可选的flags参数
parser.add_argument('-f', '--foo')
#必选的name位置参数
parser.add_argument('bar0')
parser.add_argument('bar1')

这里假设--foo需要带1个参数,那么

prog arg1 --foo arg2 arg3
  • arg1 是位置参数bar0的值
  • arg2 是可选参数'-f, --foo'的值
  • arg3 是位置参数bar1的值

换句话来说,在输入的命令行中,除去所有-|--开头的参数及其带上的参数值之外,剩下的参数都为位置参数,其顺序依次对应使用add_argument注册的位置参数顺序。

在命令行调用中,位置参数必须赋值,即每个必选参数都要有赋值;而可选参数(-|--)可根据需求选择

关键字action

功能如其名,关键字action控制匹配到命令行选项后的行为。参数解析后不是保存值就好了?我们继续看看。

关键字action只支持以下值,我们稍后再详细讲解每一个值的含义:

含义
store 保存参数值
store_const 关键字const配合使用,保存关键字const的值
store_true 保存值为True
store_false 保存值为False
append 保存多次选项值为列表
append_const 关键字const配合使用,保存关键字const的值为列表
const 保存选项的出现次数
help 效果等效于-h--help
version 打印版本

store

保存参数值,这也是默认的行为,我们看个例子:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--foo')
>>> parser.parse_args('--foo 1'.split())
Namespace(foo='1')

parse_args()之后,--foo选项的值就保存到了parse_args()的解析结果对象中。

我们可以这样获取解析结果对象的值:

args = parser.parse_args('--foo 1'.split())
print(args.foo)

总结来说,选项名成为了解析结果对象的成员,而选项对应的值则成了成员的值

到这里,我们存在2个疑惑:

  1. 当同时支持-f--foo时,生成的成员名是什么呢?能自定义名字么?
  2. PROG -f这样不需要带参数的选项,存储的成员值是什么样的呢?

不用急,我们继续往下看

store_const

在匹配到选项后,存储关键字const的值,常用于命令行中不带参数的选项。例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--foo', action='store_const', const=42)
>>> parser.parse_args(['--foo'])
Namespace(foo=42)

从上面的例子,我们可以看到,在匹配到--foo后,对应成员foo的保存为了const参数的值。

但更多时候,我们不带参数的选项更多只是表示布尔型的开关,这时候我们可用store_true或者store_false

store_true 和 store_false

store_truestore_false是一种特殊的store_const,存储的值类型为布尔型TrueFalse。例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--foo', action='store_true')
>>> parser.add_argument('--bar', action='store_false')
>>> parser.add_argument('--baz', action='store_false')
>>> parser.parse_args('--foo --bar'.split())
Namespace(foo=True, bar=False, baz=True)

示例中有3个布尔型“开关”,可以发现有以下特点:

  1. store_true在匹配到命令选项后,保存为True;相对的,store_false保存为False
  2. 当命令行中没匹配到开关后,例如示例中的baz,则保存为store_false的相反值True

append

把所有值保存为一个列表,常用于支持多次选项的情况,例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--foo', action='append')
>>> parser.parse_args('--foo 1 --foo 2'.split())
Namespace(foo=['1', '2'])

append_const

store_const非常相似,只是把值存储为一个列表。此时如果没有指定关键字const,则默认为Noneappend_const常用于多个不同选项值需要存储到相同成员列表的情况。例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--str', dest='types', action='append_const', const=str)
>>> parser.add_argument('--int', dest='types', action='append_const', const=int)
>>> parser.parse_args('--str --int'.split())
Namespace(types=[<class 'str'>, <class 'int'>])

理解上文需要知道以下前提:

  1. 关键字dest用于指定成员名
  2. 参数的值可以是各种对象,包括类型对象,即示例中的str类型int类型

在示例中,--str的常量值是str类型,以列表形式保存到types成员--int的常量值是int类型,以列表形式保存到types成员

count

如果我们只需要统计选项出现的次数,此处可以用count,例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--verbose', '-v', action='count')
>>> parser.parse_args(['-vvv'])
Namespace(verbose=3)

help

打印帮助信息,功能等效于-h|--help

version

打印版本信息,需要配合关键字version使用,例如:

>>> import argparse
>>> parser = argparse.ArgumentParser(prog='PROG')
>>> parser.add_argument('--version', action='version', version='%(prog)s 2.0')
>>> parser.parse_args(['--version'])
PROG 2.0

关键字nargs

关键字nargsnumber argumemts的缩写,表示选项有多少个参数,其支持以下值:

含义
N (an integer) 收集N个参数到列表
'?' 无参数或单个参数
'*' 大于等于0个参数
'+' 大于等于1个参数
argparse.REMAINDER 只收集不解析

当没有指定关键字nargs时,其实际的值取决于关键字action,例如当action = "store"时,默认获取1个参数,当action = "store_true"时,选项不需要带参数。

N (an integer)

此处的N,表示一个整型数字,含义为选项需要提供N个参数。例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--foo', nargs=2)
>>> parser.add_argument('bar', nargs=1)
>>> parser.parse_args('c --foo a b'.split())
Namespace(bar=['c'], foo=['a', 'b'])

需要注意的是,当nargs = 1时,其并不等效于关键字nargs的默认情况。例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('bar0', nargs=1)
>>> parser.add_argument('bar1')
>>> parser.parse_args('a b'.split())
Namespace(bar0=['a'], bar1='b')

可以发现,nargs = 1时,例如bar0,其值是一个列表,一个只有1个元素的列表;而默认情况下,就是一个元素,官方称为item

'?'

nargs='?'可以实现3种场景:

  1. 输入的命令行中,选项带参数时,值为附带的参数
  2. 输入的命令行中,没有改选项时,值为关键字default的值
  3. 输入的命令行中,有选项但没带参数时,值为关键字const的值(只适用于可选选项(flag))

例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--foo', nargs='?', const='c', default='d')
>>> parser.add_argument('bar', nargs='?', default='d')
>>> parser.parse_args(['XX', '--foo', 'YY'])
Namespace(bar='XX', foo='YY')
>>> parser.parse_args(['XX', '--foo'])
Namespace(bar='XX', foo='c')
>>> parser.parse_args([])
Namespace(bar='d', foo='d')

一个更常用的场景,是实现可选的输入输出文件,例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('infile', nargs='?', type=argparse.FileType('r'),
... default=sys.stdin)
>>> parser.add_argument('outfile', nargs='?', type=argparse.FileType('w'),
... default=sys.stdout)
>>> parser.parse_args(['input.txt', 'output.txt'])
Namespace(infile=<_io.TextIOWrapper name='input.txt' encoding='UTF-8'>,
outfile=<_io.TextIOWrapper name='output.txt' encoding='UTF-8'>)
>>> parser.parse_args([])
Namespace(infile=<_io.TextIOWrapper name='<stdin>' encoding='UTF-8'>,
outfile=<_io.TextIOWrapper name='<stdout>' encoding='UTF-8'>)

上述例子中,如果命令行没有指定input,则使用标准输入stdin;如果命令行没有指定output,则使用标准输出stdout

'*'

nargs=2会限制一定要有2个参数,如果需要任意多个参数呢?我们可以用nargs='*',例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--foo', nargs='*')
>>> parser.add_argument('--bar', nargs='*')
>>> parser.add_argument('baz', nargs='*')
>>> parser.parse_args('a b --foo x y --bar 1 2'.split())
Namespace(bar=['1', '2'], baz=['a', 'b'], foo=['x', 'y'])

nargs=N相似,最终的值是列表类型。

'+'

nargs='+'nargs='*'从功能上非常相似,唯一不同的地方在于,nargs='+'要求至少要有1个参数,否则会报错。

'?''+''*'的定义与正则表达式中的+*非常相似

在正则表达式中,

  • ?:表示0或1个字符
  • +:表示大于等于1个字符
  • *:表示大于等于0个字符

我们看个例子:

>>> parser = argparse.ArgumentParser(prog='PROG')
>>> parser.add_argument('foo', nargs='+')
>>> parser.parse_args(['a', 'b'])
Namespace(foo=['a', 'b'])
>>> parser.parse_args([])
usage: PROG [-h] foo [foo ...]
PROG: error: the following arguments are required: foo

argparse.REMAINDER

nargs=argparse.REMAINDER常用于收集参数后传递给其他的命令行解析工具,其不会解析-|--,只是收集所有选项到列表。

例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser(prog='PROG')
>>> parser.add_argument('--foo')
>>> parser.add_argument('command')
>>> parser.add_argument('args', nargs=argparse.REMAINDER)
>>> print(parser.parse_args('--foo B cmd --arg1 XX ZZ'.split()))
Namespace(args=['--arg1', 'XX', 'ZZ'], command='cmd', foo='B')

上例中,argparse没有解析args选项的--arg1,而是全部收集到了一个列表

关键字const

关键字acton关键字nargs中,其实已经涉及了关键字const的所有功能。

关键字const只是存储一个常量值,在以下两种情况下才会使用:

  1. action='store_const'或者action='append_const'
  2. nargs='?'

当使用action='store_const'action='append_const'时,关键字const必须提供,对其他的action关键字时,默认值为None

关键字default

有时候,选项不带参数,或者命令行没对应选项,这时候就可以使用默认值,而关键字default存储的就是默认值。默认情况下,关键字default的值为None。例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--foo', default=42)
>>> parser.parse_args(['--foo', '2'])
Namespace(foo='2')
>>> parser.parse_args([])
Namespace(foo=42)

如果关键字default赋值的是字符串,而关键字type有指定参数类型,那么就会把字符串转为关键字type指定的类型,例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--length', default='10', type=int)
>>> parser.add_argument('--width', default=10.5, type=int)
>>> parser.parse_args()
Namespace(length=10, width=10.5)

如果关键字nargs?或者*,那么default的值会在命令行没有参数时使用,例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('foo', nargs='?', default=42)
>>> parser.parse_args(['a'])
Namespace(foo='a')
>>> parser.parse_args([])
Namespace(foo=42)

关键字default也提供一种特殊用法:default=argparse.SUPPRESS。在这种情况下,如果命令行并没有匹配的选项,那么并不会在解析结果对象中添加选项对应的成员,例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--foo', default=argparse.SUPPRESS)
>>> parser.parse_args([])
Namespace()
>>> parser.parse_args(['--foo', '1'])
Namespace(foo='1')

关键字type

默认情况下,argparse解析的参数默认为字符串类型,当然也可以通过关键字type指定其他任何类型,例如floatint,甚至是文件类型file, 例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('foo', type=int)
>>> parser.add_argument('bar', type=open)
>>> parser.parse_args('2 temp.txt'.split())
Namespace(bar=<_io.TextIOWrapper name='temp.txt' encoding='UTF-8'>, foo=2)

如果关键字type指定的是文件类型,我们还可以通过```FileType('w')以可写形式打开文件,例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('bar', type=argparse.FileType('w'))
>>> parser.parse_args(['out.txt'])
Namespace(bar=<_io.TextIOWrapper name='out.txt' encoding='UTF-8'>)

关键字type甚至能指定为函数,经过函数处理后的返回值作为参数值,例如:

>>> def perfect_square(string):
... value = int(string)
... sqrt = math.sqrt(value)
... if sqrt != int(sqrt):
... msg = "%r is not a perfect square" % string
... raise argparse.ArgumentTypeError(msg)
... return value
...
>>> parser = argparse.ArgumentParser(prog='PROG')
>>> parser.add_argument('foo', type=perfect_square)
>>> parser.parse_args(['9'])
Namespace(foo=9)
>>> parser.parse_args(['7'])
usage: PROG [-h] foo
PROG: error: argument foo: '7' is not a perfect square

关键字choices

当我们需要限制选项的值范围,我们可以用关键字choices关键字choices限定了参数值的可选列表,如果命令行提供的参数值不在列表中,则会报错,例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser(prog='game.py')
>>> parser.add_argument('move', choices=['rock', 'paper', 'scissors'])
>>> parser.parse_args(['rock'])
Namespace(move='rock')
>>> parser.parse_args(['fire'])
usage: game.py [-h] {rock,paper,scissors}
game.py: error: argument move: invalid choice: 'fire' (choose from 'rock',
'paper', 'scissors')

当然,需要注意的是,关键字choice的值必须符合关键字type指定的类型。

关键字required

默认情况下,-f--foo都是可选的,但如果需要改为必选,可以使用关键字required,例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--foo', required=True)
>>> parser.parse_args(['--foo', 'BAR'])
Namespace(foo='BAR')
>>> parser.parse_args([])
usage: argparse.py [-h] [--foo FOO]
argparse.py: error: option --foo is required

关键字help

关键字help是选项的说明,在-h或者--help时会显示出来,例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser(prog='frobble')
>>> parser.add_argument('--foo', action='store_true',
... help='foo the bars before frobbling')
>>> parser.add_argument('bar', nargs='+',
... help='one of the bars to be frobbled')
>>> parser.parse_args(['-h'])
usage: frobble [-h] [--foo] bar [bar ...] positional arguments:
bar one of the bars to be frobbled optional arguments:
-h, --help show this help message and exit
--foo foo the bars before frobbling

当然,关键字help也支持格式化显示,%(prog)s和大部分add_argument()的关键字,包括%(default)s%(type)s,等等,例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser(prog='frobble')
>>> parser.add_argument('bar', nargs='?', type=int, default=42,
... help='the bar to %(prog)s (default: %(default)s)')
>>> parser.print_help()
usage: frobble [-h] [bar] positional arguments:
bar the bar to frobble (default: 42) optional arguments:
-h, --help show this help message and exit

格式为%(keyword)s,如果需要显示%,就需要使用%%

还存在一种特殊情况,假设我们不希望参数显示在--help中,我们可以用:argparse.SUPPRESS,例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser(prog='frobble')
>>> parser.add_argument('--foo', help=argparse.SUPPRESS)
>>> parser.print_help()
usage: frobble [-h] optional arguments:
-h, --help show this help message and exit

关键字dest

argparse会把解析的结果保存成解析结果对象的属性,但是,属性名是什么呢?例如,parser.add_argument(’-f', '--foo'),解析结果是保存在属性f中还是foo中?关键字dest就是用于定制属性名的。

我们先了解默认情况下,属性名是什么?

对位置参数而言,关键字dest默认为第一个参数名,例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('bar')
>>> parser.parse_args(['XXX'])
Namespace(bar='XXX')

对可选参数而言,关键字dest首选第一个出现的长参数名。如果没有长参数,则选择第一个短参数名。不管选择的是长参数还是短参数,都会把-|---给去掉,同时把名字中的-符号替换为_,以符合python的变量命名规则,例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('-f', '--foo-bar', '--foo')
>>> parser.add_argument('-x', '-y')
>>> parser.parse_args('-f 1 -x 2'.split())
Namespace(foo_bar='1', x='2')
>>> parser.parse_args('--foo 1 -y 2'.split())
Namespace(foo_bar='1', x='2')

我们再看看,如果定制属性名有什么效果?

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--foo', dest='bar')
>>> parser.parse_args('--foo XXX'.split())
Namespace(bar='XXX')

关键字metavar

在执行-h|--help,显示的帮助信息中,如何定制选项带的参数名呢?例如:

-t T  	loop times

我希望修改显示的TTIMES,更直观。这时候我们就可以使用关键字metavar了。

在默认情况下,对位置参数,则会直接显示参数名,对可选参数,则会转为大写。例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--foo')
>>> parser.add_argument('bar')
>>> parser.parse_args('X --foo Y'.split())
Namespace(bar='X', foo='Y')
>>> parser.print_help()
usage: [-h] [--foo FOO] bar positional arguments:
bar optional arguments:
-h, --help show this help message and exit
--foo FOO

上例中,位置参数bar直接显示为bar,而可选参数--foo带的参数名就转大写显示FOO

如果我们定制显示的参数名,该怎么做呢?

>>> parser = argparse.ArgumentParser()
>>> parser.add_argument('--foo', metavar='YYY')
>>> parser.add_argument('bar', metavar='XXX')
>>> parser.parse_args('X --foo Y'.split())
Namespace(bar='X', foo='Y')
>>> parser.print_help()
usage: [-h] [--foo YYY] XXX positional arguments:
XXX optional arguments:
-h, --help show this help message and exit
--foo YYY

当然,还存在一种特殊情况,就是有多个参数nargs=N,这时候关键字metavar可以以列表形式提供啦,例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser(prog='PROG')
>>> parser.add_argument('-x', nargs=2)
>>> parser.add_argument('--foo', nargs=2, metavar=('bar', 'baz'))
>>> parser.print_help()
usage: PROG [-h] [-x X X] [--foo bar baz] optional arguments:
-h, --help show this help message and exit
-x X X
--foo bar baz

最后,有一点要注意的时,关键字metavar关键字dest不一样的地方在于,关键字metavar仅仅只影响-h|--help的显示效果,关键dest则同时影响解析结果属性名

获取解析结果

action='store'中提到:选项名成为了解析结果对象的成员,而选项对应的值则成了成员的值,所以如果我们需要获取解析后的结果,直接使用解析结果的成员值就好了。例如:

>>> parser = argparse.ArgumentParser(prog='PROG')
>>> parser.add_argument('-x', dest='xyz')
>>> parser.add_argument('--foo', nargs=2, metavar=('bar', 'baz'))
>>> args = parser.parse_args("--foo a b -x c".split())
>>> print(args.foo)
>>> ['a', 'b']
>>> print(args.xyz)
>>> c

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