Python 組み込みライブラリを使用してコマンド ライン アプリケーションを作成する

アプリケーションを作成するときは、通常、アプリケーションに何かを行う方法を伝えられるようにしたいと考えます。このタスクを実行するには 2 つの一般的な方法があります。アプリケーションにコマンド ライン引数を受け入れさせる方法と、グラフィカル ユーザー インターフェイスを作成する方法です。一部のアプリは両方をサポートしています。

コマンド ライン インターフェイスは、サーバー上でコードを実行する必要がある場合に役立ちます。ほとんどのサーバー (特に Linux サーバーの場合) には、グラフィカル インターフェイスがありません。この場合、GUI を実行したくても実行できない可能性があります。

Python には、コマンド ライン インターフェイスの作成に使用できる argparse という組み込みライブラリがあります。この記事では、次のことを学びます。

• 引数を解析する
• 有用な情報を作成する
• エイリアスを追加する
• 相互排他的なパラメータを使用する
• 単純なパラメータを作成する検索ツール

argparseモジュールについては、この記事では説明しきれないほど詳しく説明されています。さらに詳しく知りたい場合は、ドキュメントを確認してください。

ここで、コマンド ラインからパラメータの解析を開始します。

引数の解析

argparse の使用方法を学ぶ前に、Python スクリプトにパラメータを渡す別の方法があることを知っておくと良いでしょう。任意のパラメーターを Python スクリプトに渡し、sys モジュールを使用してこれらのパラメーターにアクセスできます。

その仕組みを理解するには、sys_args.py というファイルを作成し、その中に次のコードを入力します。

# sys_args.py
 import sys
 def main():
 print('You passed the following arguments:')
 print(sys.argv)
 if __name__ == '__main__':
 main()

このコードは、sys をインポートし、任意のコンテンツの sys.argv を出力します。 argv 属性には、スクリプトに渡されるすべてのリストが含まれており、最初の項目はスクリプト自体です。

次に、いくつかのパラメーターを指定してこのコードを実行すると何が起こるかを示す例を示します。

$ python3 sys_args.py --s 45
 You passed the following arguments:
 ['sys_args.py', '--s', '45']

sys.argv を使用する場合の問題は、アプリケーションに渡すことができる引数を制御できないことです。

• パラメータを無視できません
• デフォルトのパラメータを作成できません
• 何が有効なパラメータであるかを判断できません

これが、argparse を使用する理由です。 Pythonの標準ライブラリメソッドを使用します。 argparse モジュールは非常に強力で便利です。コマンド ライン アプリケーションが実行する一般的なプロセスについて考えてみましょう。

#pass: ファイルを渡します
do: プログラム内でファイルに対して何らかの処理を実行します
output: 結果を出力します

以下は、これがどのように機能するかを示す一般的な例です。先に進んで、file_parser.py を作成し、次のコードを追加します。

# file_parser.py
 import argparse
 def file_parser(input_file, output_file=''):
 print(f'Processing {input_file}')
 print('Finished processing')
 if output_file:
 print(f'Creating {output_file}')
 def main():
 parser = argparse.ArgumentParser('File parser')
 parser.add_argument('--infile', help='Input file')
 parser.add_argument('--out', help='Output file')
 args = parser.parse_args()
 if args.infile:
 file_parser(args.infile, args.out)
 if __name__ == '__main__':
 main()

file_parser() 関数は解析用のロジックです。この例では、ファイル名を受け取って出力するだけです。 Output_file パラメータのデフォルト値は空の文字列です。

プログラムの焦点は main() にあります。ここでは、argparse.ArgumentParser() のインスタンスを作成し、パーサーに名前を付けます。次に、--infile と --out という 2 つのパラメーターを追加します。このパーサーを使用するには、プログラムに渡された有効な引数を返す parse_args() を呼び出す必要があります。最後に、ユーザーが --infile フラグを使用したかどうかを確認します。存在する場合は、file_parser() を実行します。

ターミナルでコードを実行する方法は次のとおりです。

$ python file_parser.py --infile something.txt
 Processing something.txt
 Finished processing

ここでは、--infile フラグとファイル名を指定してスクリプトを実行します。これにより、main() が実行され、次に file_parser() が呼び出されます。

次のステップでは、コード内で宣言した 2 つのコマンド ライン引数を使用してアプリケーションを実行してみます。

$ python file_parser.py --infile something.txt --out output.txt
 Processing something.txt
 Finished processing
 Creating output.txt

今回は、出力ファイル名を示す追加の出力行が表示されます。これは、コードのロジック内の分岐を表します。出力ファイルを指定すると、新しいコード ブロックまたは関数を使用してコードでファイルを生成できます。出力ファイルを指定しない場合、そのコード ブロックは実行されません。

argparse を使用してコマンド ライン ツールを作成すると、ユーザーがプログラムと適切に対話する方法がわからないときに役立つ情報を簡単に追加できます。

今度は、アプリケーションからヘルプを取得する方法を見つけます。

ヘルプ情報を作成します。

argparse ライブラリは、各引数を作成するときに指定された情報を使用し、自動的にアプリケーションにとって役立つメッセージ。コードは次のとおりです。

# file_parser.py
 import argparse
 def file_parser(input_file, output_file=''):
 print(f'Processing {input_file}')
 print('Finished processing')
 if output_file:
 print(f'Creating {output_file}')
 def main():
 parser = argparse.ArgumentParser('File parser')
 parser.add_argument('--infile', help='Input file')
 parser.add_argument('--out', help='Output file')
 args = parser.parse_args()
 if args.infile:
 file_parser(args.infile, args.out)
 if __name__ == '__main__':
 main()

次に、-h フラグを指定してこのコードを実行してみると、次のように表示されるはずです。

$ file_parser.py -h
 usage: File parser [-h] [--infile INFILE] [--out OUT]
 optional arguments:
 -h, --help show this help message and exit
 --infile INFILEInput file
 --out OUTOutput file

add_argument() の help パラメータは、上記のヘルプ メッセージを作成するために使用されます。 argparse は、-h および -help オプションを自動的に追加します。ヘルプに説明と追記を追加すると、ヘルプを有益なものにすることができます。

ヘルプ メッセージを改善するために使用してみましょう。まず、上記のコードを新しいファイルにコピーし、file_parser_with_description.py という名前を付けて、以下のように変更します。

# file_parser_with_description.py
 import argparse
 def file_parser(input_file, output_file=''):
 print(f'Processing {input_file}')
 print('Finished processing')
 if output_file:
 print(f'Creating {output_file}')
 def main():
 parser = argparse.ArgumentParser(
 'File parser',
 description='PyParse - The File Processor',
 epilog='Thank you for choosing PyParse!',
 )
 parser.add_argument('--infile', help='Input file for conversion')
 parser.add_argument('--out', help='Converted output file')
 args = parser.parse_args()
 if args.infile:
 file_parser(args.infile, args.out)
 if __name__ == '__main__':
 main()

ここでは、説明パラメータとエピローグパラメータを ArgumentParser に渡します。また、add_argument() のヘルプ引数をよりわかりやすく更新しました。

これらの変更を行った後、-h または --help を指定してこのスクリプトを実行すると、次の出力が表示されます。

$ python file_parser_with_description.py -h
 usage: File parser [-h] [--infile INFILE] [--out OUT]
 PyParse - The File Processor
 optional arguments:
 -h, --help show this help message and exit
 --infile INFILEInput file for conversion
 --out OUTConverted output file
 Thank you for choosing PyParse!

现在可以在你的帮助输出中看到新的description 和epilog。这给了你的命令行程序一些额外的修饰。

你也可以通过ArgumentParser的 add_help参数在你的应用程序中完全禁用帮助。如果你认为你的帮助文本过于冗长，你可以像这样禁用它。

# file_parser_no_help.py
 import argparse
 def file_parser(input_file, output_file=''):
 print(f'Processing {input_file}')
 print('Finished processing')
 if output_file:
 print(f'Creating {output_file}')
 def main():
 parser = argparse.ArgumentParser(
 'File parser',
 description='PyParse - The File Processor',
 epilog='Thank you for choosing PyParse!',
 add_help=False,
 )
 parser.add_argument('--infile', help='Input file for conversion')
 parser.add_argument('--out', help='Converted output file')
 args = parser.parse_args()
 if args.infile:
 file_parser(args.infile, args.out)
 if __name__ == '__main__':
 main()

通过将 add_help设置为 False，你将禁用 -h和 --help标志。

你可以看到下面的演示。

$ python file_parser_no_help.py --help
 usage: File parser [--infile INFILE] [--out OUT]
 File parser: error: unrecognized arguments: --help

在下一节中，你将学习如何为你的参数添加别名!

添加别名

别名是一个花哨的词，指的是使用一个替代的标志来做同样的事情。例如，你知道你可以使用 -h和 --help来访问程序的帮助信息。-h是 --help的别名，反之亦然。

看看 main()里面的 parser.add_argument()方法有什么变化。

# file_parser_aliases.py
 import argparse
 def file_parser(input_file, output_file=''):
 print(f'Processing {input_file}')
 print('Finished processing')
 if output_file:
 print(f'Creating {output_file}')
 def main():
 parser = argparse.ArgumentParser(
 'File parser',
 description='PyParse - The File Processor',
 epilog='Thank you for choosing PyParse!',
 add_help=False,
 )
 parser.add_argument('-i', '--infile', help='Input file for conversion')
 parser.add_argument('-o', '--out', help='Converted output file')
 args = parser.parse_args()
 if args.infile:
 file_parser(args.infile, args.out)
 if __name__ == '__main__':
 main()

这里你改变了第一个 add_argument()，除了接受 -infile之外，还接受了 -i，你还在第二个 add_argument()中加入了 -o。这样就可以使用两个新的快捷标志来运行你的代码。

下面是一个例子。

$ python3 file_parser_aliases.py -i something.txt -o output.txt
 Processing something.txt
 Finished processing
 Creating output.txt

如果你去看argparse文档，你会发现也可以给子解析器添加别名。子解析器是一种在你的应用程序中创建子命令的方法，这样它就可以做其他事情。一个很好的例子是Docker，一个虚拟化或容器应用程序。它有一系列的命令，你可以在docker下运行，以及docker compose等等。这些命令中的每一个都有独立的子命令，你都可以使用。

下面是一个典型的docker命令，用于运行一个容器。

docker exec -it container_name bash

这将用docker启动一个容器。而如果你要使用docker compose，你将使用一组不同的命令。exec和compose是subparsers的例子。

使用相互排斥的参数

有时你需要让你的应用程序接受一些参数，但不接受其他参数。例如，你可能想限制你的应用程序，使它只能创建或删除文件，而不是同时创建和删除。

argparse模块提供了 add_mutually_exclusive_group()方法，它就是这样做的。

将你的两个参数添加到一个组对象中，使其相互排斥，如下面的例子。

# file_parser_exclusive.py
 import argparse
 def file_parser(input_file, output_file=''):
 print(f'Processing {input_file}')
 print('Finished processing')
 if output_file:
 print(f'Creating {output_file}')
 def main():
 parser = argparse.ArgumentParser(
 'File parser',
 description='PyParse - The File Processor',
 epilog='Thank you for choosing PyParse!',
 add_help=False,
 )
 group = parser.add_mutually_exclusive_group()
 group.add_argument('-i', '--infile', help='Input file for conversion')
 group.add_argument('-o', '--out', help='Converted output file')
 args = parser.parse_args()
 if args.infile:
 file_parser(args.infile, args.out)
 if __name__ == '__main__':
 main()

首先，你创建了一个相互排斥的组。然后，你把 -i和 -o参数添加到组中，而不是添加到解析器对象中。现在这两个参数是互斥的。

下面是当你试图用这两个参数运行你的代码时发生的情况。

$ python3 file_parser_exclusive.py -i something.txt -o output.txt
 usage: File parser [-i INFILE | -o OUT]
 File parser: error: argument -o/--out: not allowed with argument -i/--infile

用这两个参数运行你的代码，会使你的解析器向用户显示一条错误信息，解释他们做错了什么。

在涵盖了所有这些与使用argparse有关的信息之后，你已经准备好应用你的新技能来创建一个简单的搜索工具了

创建一个简单的搜索工具

在开始创建一个应用程序之前，弄清楚你要完成的任务总是好的。你在本节中想要建立的应用程序应该能够搜索特定文件类型的文件。为了使它更有趣，你可以添加一个额外的参数，让你也能选择性地搜索特定的文件大小。

你可以使用 Python 的 glob 模块来搜索文件类型。你可以在这里阅读关于这个模块的所有信息。

https://docs.python.org/3/library/glob.html

还有一个 fnmatch 模块，glob 自己也使用它。你现在应该使用 glob，因为它更容易使用，但是如果你有兴趣写一些更专业的东西，那么 fnmatch 可能是你正在寻找的。

然而，由于你希望能够通过文件大小来选择性地过滤返回的文件，你可以使用 pathlib，它包括一个类似 glob 的接口。glob 模块本身并不提供文件大小的信息。

你可以先创建一个名为 pysearch.py 的文件并输入以下代码。

# pysearch.py
 import argparse
 import pathlib
 def search_folder(path, extension, file_size=None):
 """
 Search folder for files
 """
 folder = pathlib.Path(path)
 files = list(folder.rglob(f'*.{extension}'))
 if not files:
 print(f'No files found with {extension=}')
 return
 if file_size is not None:
 files = [
 f
 for f in files
 if f.stat().st_size >= file_size
 ]
 print(f'{len(files)} *.{extension} files found:')
 for file_path in files:
 print(file_path)

在上面的代码片段中，首先导入了argparse和pathlib。接下来，创建了search_folder()函数，它接收了三个参数。

• path - 要搜索的文件夹
• extension - 要寻找的文件扩展名
• file_size - 要过滤的文件大小，以字节为单位。

把路径变成pathlib.Path对象，然后使用其rglob()方法在文件夹中搜索用户传入的扩展名。如果没有找到文件，就向用户打印一个有意义的信息，然后退出。

如果找到了任何文件，就检查是否已经设置了filesize。如果它被设置了，就用一个list comprehension来过滤出小于指定的filesize的文件。

接下来，打印出找到的文件的数量，最后在这些文件上循环，打印出它们的名字。

为了使这一切正常工作，需要创建一个命令行界面。你可以通过添加一个包含argparse代码的main()函数来做到这一点，像这样。

def main():
 parser = argparse.ArgumentParser(
 'PySearch',
 description='PySearch - The Python Powered File Searcher',
 )
 parser.add_argument('-p', '--path',
 help='The path to search for files',
 required=True,
 dest='path')
 parser.add_argument('-e', '--ext',
 help='The extension to search for',
 required=True,
 dest='extension')
 parser.add_argument('-s', '--size',
 help='The file size to filter on in bytes',
 type=int,
 dest='size',
 default=None)
 args = parser.parse_args()
 search_folder(args.path, args.extension, args.size)
 if __name__ == '__main__':
 main()

这个ArgumentParser()有三个参数，与你传递给search_folder()的参数相对应。让--path和--ext参数成为必需的，而让--size参数成为可选的。注意，--size参数被设置为type=int，这意味着你不能把它传成字符串。

add_argument()函数有一个新的参数。它是dest参数，可以用它来告诉你的参数分析器在哪里保存传递给它们的参数。

下面是一个脚本运行的例子。

$ python3 pysearch.py -p /Users/michael/Dropbox/python101code/chapter32_argparse -e py -s 650
 6 *.py files found:
 /Users/michael/Dropbox/python101code/chapter32_argparse/file_parser_aliases2.py
 /Users/michael/Dropbox/python101code/chapter32_argparse/pysearch.py
 /Users/michael/Dropbox/python101code/chapter32_argparse/file_parser_aliases.py
 /Users/michael/Dropbox/python101code/chapter32_argparse/file_parser_with_description.py
 /Users/michael/Dropbox/python101code/chapter32_argparse/file_parser_exclusive.py
 /Users/michael/Dropbox/python101code/chapter32_argparse/file_parser_no_help.py

现在试试用-s和一个字符串来运行它。

$ python3 pysearch.py -p /Users/michael/Dropbox/python101code/chapter32_argparse -e py -s python
 usage: PySearch [-h] -p PATH -e EXTENSION [-s SIZE]
 PySearch: error: argument -s/--size: invalid int value: 'python'

这次我们收到了一个错误，因为-s和-size只接受整数。在你自己的机器上运行一下这段代码，看看当你使用-s和整数时，它是否按你想要的方式工作。

这里有一些想法，你可以用来改进你的代码版本。

   更好地处理扩展文件。现在，它将接受 *.py，这不会像你期望的那样工作。

   更新代码，以便你可以一次搜索多个扩展名

   更新代码，以便对文件大小的范围进行过滤（例如，1MB-5MB）。

还有很多其他的功能和改进，你可以添加到这个代码中，比如添加错误处理或单元测试。

总结

argparse模块功能齐全，可以用来创建庞大、灵活的命令行应用程序。在本章中，你了解了以下内容。

• 解析参数
• 创建有用的信息
• 添加别名
• 使用相互排斥的参数
• 创建一个简单的搜索工具

你可以用argparse模块做更多的事情，不完全包括本章所讲的。请务必查看文档以了解全部细节。现在去试试吧。你会发现，一旦你掌握了使用argparse的窍门，你就可以创建一些非常整洁的应用程序了。

以上がPython 組み込みライブラリを使用してコマンド ライン アプリケーションを作成するの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。