Python命令行参数解析：原理、技巧与实践

引言

在Python中，命令行参数解析是一个重要的主题，它允许我们编写灵活且可配置的脚本。本文将深入探讨Python命令行参数的原理、技巧与实践，帮助您更好地理解和应用这一功能。

命令行参数解析原理

命令行参数概述

命令行参数是指在运行Python脚本时传递给脚本的字符串。这些字符串可以通过Python代码进行解析和处理，以实现不同的功能。常见的命令行参数包括位置参数、可选参数和关键字参数等。

使用argparse模块解析命令行参数

Python提供了多种方式来解析命令行参数，包括sys.argv、argparse模块和getopt模块等。其中，argparse模块是最常用和最强大的命令行参数解析库。

1. 创建ArgumentParser对象

首先，需要创建一个ArgumentParser对象，该对象将用于定义命令行参数的规则和行为。可以通过调用ArgumentParser类的构造函数来创建对象，如下所示：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()

2. 添加命令行参数

使用add_argument()方法添加命令行参数。以下是用表格直观展示add_argument()中可选参数（optional arguments）、位置参数（positional arguments）和关键词参数（keyword arguments）的区别：

参数类型	说明	示例
可选参数（Optional Arguments）	可选参数通常使用短选项（如-a）或长选项（如--arg）进行指定。可选参数在add_argument()方法中使用参数名进行定义，并通过dest参数指定存储结果的属性名。	parser.add_argument('-a', '--arg', dest='arg', help='This is an optional argument')
位置参数（Positional Arguments）	位置参数没有选项标志，按照它们在命令行中出现的顺序进行解析。在add_argument()方法中只需指定参数名即可。	parser.add_argument('posarg', help='This is a positional argument')
关键词参数（Keyword Arguments）	关键词参数在命令行中使用arg=value的语法进行指定。关键词参数在add_argument()方法中使用参数名进行定义，并通过default参数指定默认值。	parser.add_argument('--kwarg', default=None, help='This is a keyword argument')

总结：

• 可选参数通过短选项或长选项进行指定，使用dest参数指定存储结果的属性名。
• 位置参数按照它们在命令行中出现的顺序进行解析，没有选项标志。
• 关键词参数允许用户通过arg=value的方式来提供参数，使用default参数指定默认值。

示例代码：

# demo_arg.py
import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()

# 可选参数   长选项 --batch_size | 短选项 -b  | 属性名 BATCH_SIZE
parser.add_argument('--batch_size', "-b", dest="BATCH_SIZE", type=int, help='An integer parameter') 

# 位置参数  没有选项标志，只需指定参数名 data_root
parser.add_argument('data_root', type=str, help='A positional parameter')

# 关键词参数  使用参数名进行定义，并通过default参数指定默认值。
parser.add_argument('--dataset', default="Mnist", help='A keyword argument')

print(parser.parse_args())

在命令行中，执行语句：

python demo_arg.py -b=2  --dataset=ImageNet /project/dataset

运行结果：

在上面的示例中，我们在命令行通过短选项-b为可选参数batch_size传递命令行参数，并指定BATCH_SIZE作为可选参数在命名空间的属性名；我们在命令行通过--arg=value的形式为关键词参数dataset传递命令行参数；通过命令行参数的位置顺序，为位置参数data_root传递命令行参数。

3. 解析命令行参数

使用parse_args()方法解析命令行参数。该方法将返回一个命名空间对象，其中包含了所有传递给脚本的参数值。例如：

args = parser.parse_args()
print(args.BATCH_SIZE)  # 输出传递给BATCH_SIZE的参数值
print(args.data_root)  # 输出传递给data_root的参数值
print(args.dataset) # 输出传递给dataset的参数值

运行结果：

4. 可选参数action

argparse模块中的add_argument()方法有一个可选参数action，它用于指定当命令行参数被解析时应该执行的操作。action参数常见的值有2种：

1. 'store'（默认值）：将参数值存储在目标对象中。
2. 'store_true'和'store_false'：将布尔值True或False存储在目标对象中，而不是参数值。如果命令行参数存在，则存储True，否则存储False。

下面是使用action参数的示例：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()

parser.add_argument('--batch_size', "-b", dest="BATCH_SIZE", type=int, help='An integer parameter')
parser.add_argument('data_root', type=str, help='A positional parameter')
parser.add_argument('--dataset', default="Mnist", help='A keyword argument')
parser.add_argument('--option1', action='store_true', help='Option 1')
parser.add_argument('--option2', action='store_false', help='Option 2')

args = parser.parse_args()

当命令行指令同时不指定option1和option2时，运行结果如下所示：

当命令行指令同时指定option1和option2时，运行结果如下所示：

可以看到，option1默认为False，一旦命令行指定，option1为True；option2默认为True，一旦命令行指定，option1为False；

5. 参数的类型转换

使用type参数可以为命令行参数设置类型转换函数。例如：

parser.add_argument('--lr', type=float, help='A float parameter')

在上面的示例中，–lr参数将使用**float()**函数进行类型转换。

实践示例

下面是一个示例脚本，演示了如何使用argparse模块解析命令行参数并打印：

import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()

parser.add_argument('--batch_size', "-b", dest="BATCH_SIZE", type=int, help='An integer parameter')
parser.add_argument('data_root', type=str, help='A positional parameter')
parser.add_argument('--dataset', default="Mnist", help='A keyword argument')
parser.add_argument('--option1', action='store_true', help='Option 1')
parser.add_argument('--option2', action='store_false', help='Option 2')

args = parser.parse_args()

args = vars(args)  # vars python的内置方法
# 从下面的用法看起来vars方法是把opt搞成字典类型啦
print('------------ Options -------------')
for k, v in sorted(args.items()):
    print('%s: %s' % (str(k), str(v)))
print('-------------- End ----------------')

命令行指令:

python demo_arg.py -b=2  --dataset=ImageNet /project/dataset --option1 --option2 

运行结果：

总结

通过argparse模块，我们可以轻松地解析命令行参数，实现灵活且可配置的脚本。本文详细介绍了argparse模块的原理、技巧和实践，希望能够帮助您更好地理解和应用这一功能。

结束语

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