Python module - argparse

一般開發程式不一定全然都得具備使用者介面(User Interface, UI)，對於一些用途簡單的程式而言，使用命令列來運行即可，也能夠省去 UI 開發的成本。

開發命令列程式，經常會遇到的就是參數處理的問題，程式必須能夠靈活得取得所有參數，在 C 語言內有 getopt() 這個函數幫忙處理參數問題，同樣地，Python 2.7 之後也有 argparse 模組幫忙處理參數的取得（2.7 之前需用 getopt ）。

以下為 Python 3 的 argparse 的使用範例。

第 1 個處理命令列的參數 #

greeting.py

# -*- coding: utf-8 -*-

import argparse

# 建立一個參數解析器，並為程式功能加上說明
parser = argparse.ArgumentParser(description='Say Hello')

# 增加一個想要的參數名稱 --name, 以及參數的使用說明
parser.add_argument('--name', help='What is your name?')

# 解析參數
args = parser.parse_args()

# 把參數 name 的值印出來
print('Hello', args.name)

執行 python3 greeting.py -h 結果如下:

$ python3 greeting.py -h
usage: greeting.py [-h] [--name NAME]

Say Hello

optional arguments:
  -h, --help   show this help message and exit
  --name NAME  What is your name?

從執行結果可以看到 argparse 模組很快地就做出簡單易懂的說明，省去重新設計的麻煩，讓開發者只要專注思考參數的相關設定與說明即可。

此外也可以注意到上述範例裡的參數是 optional arguments ，也就是說就算不帶任何參數程式也可以運作。接下來，我們試著改為必要參數。

必要參數 #

其實只要在 add_argument method 中加入 required=True 就可以將參數變為必要。

# -*- coding: utf-8 -*-

import argparse

# 建立一個參數解析器，並為程式功能加上說明
parser = argparse.ArgumentParser(description='Say Hello')

# 增加一個必要的參數名稱 --name
parser.add_argument('--name', help='What is your name?', required=True)

# 解析參數
args = parser.parse_args()

# 把參數 name 的值印出來
print('Hello', args.name)

如此一來，只要執行程式時忘了帶必要參數就會顯示缺少的參數，也不必額外撰寫額外的檢查程式。

另一種必要參數的做法是利用 positional arguments ，不過 positional arguments 有次序上的要求，所以下指令時參數值放錯位置，就有可能讓程式出錯。

而 positional arguments 最大差別是不需要 - 或者 -- 當作 prefix ，例如 --name 只要改成 name 就會變成 positional argument ：

# -*- coding: utf-8 -*-

import argparse

# 建立一個參數解析器，並為程式功能加上說明
parser = argparse.ArgumentParser(description='Say Hello')

# 增加一個 positional argument - name, 以及參數的使用說明
parser.add_argument('name', help='What is your name?')

# 解析參數
args = parser.parse_args()

# 把參數 name 的值印出來
print('Hello', args.name)

執行 python3 greeting -h 時就會看到多一個 positional arguments 的區塊：

$ python3 greeting.py -h
usage: greeting.py [-h] name

Say Hello

positional arguments:
  name        What is your name?

optional arguments:
  -h, --help  show this help message and exit

檢查參數型態及合法參數項 #

argparse 模組也提供了參數型態轉換與合法參數項的檢查，分別是在 add_argument 時可以用 type 與 choices 進行設定，此外還可以設定預設值，例如：

# -*- coding: utf-8 -*-

import argparse

# 建立一個參數解析器，並為程式功能加上說明
parser = argparse.ArgumentParser(description='Say Hello')

# 增加一個只能是 M 或 F 的參數
parser.add_argument('gender', choices=['F', 'M'], help='Gender')

# 增加一個預設值是 1 的參數(解析完參數後會被轉成整數)
parser.add_argument('times', type=int, default=1, help='Loop times')

# 增加一個 positional argument - name, 以及參數的使用說明
parser.add_argument('name', help='What is your name?')

# 解析參數
args = parser.parse_args()

for _ in range(0, args.times):
    if args.gender == 'M':
        print('Hello, Mr.', args.name)
    else:
        print('Hello, Ms.', args.name)

這個範例相當實用，可以做為簡單的參數過濾機制，而且若參數選擇錯誤，argparse 也會顯示錯誤訊息 給使用者，省去不少檢查機制及錯誤處理的撰寫。

$ python3 greeting.py -h
usage: greeting.py [-h] {0,1} times name

Say Hello

positional arguments:
  {0,1}       Gender
  times       Loop times
  name        What is your name?

optional arguments:
  -h, --help  show this help message and exit

N args #

還有一種參數不定長度的用法叫做 nargs ，例如算數字總和就可以交給 nargs 來幫忙。

# -*- coding: utf-8 -*-

import argparse

# 建立一個參數解析器，並為程式功能加上說明
parser = argparse.ArgumentParser(description='Sum')

parser.add_argument('N', type=int, nargs='+')

# 解析參數
args = parser.parse_args()

print(sum(args.N))

上述的範例 nargs 的值可以是 + , ? , * 或是任意數字，分別代表：

    +   : 至少提供一個參數值
    ?   : 可以 0 到 1 個參數值
    *   : 可以 0 到多個參數值
任意數字: 必須提供數字規定的參數個數

程式執行結果：

$ python3 do_sum.py 1 2 3 4
10

以上為幾種常用的 argparse 的用法，如果要詳細完整的說明，可以參閱 argparse 。

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