python製作命令列工具——fire

君無顏發表於2020-12-14

前言

本篇教程的目的是希望大家可以通讀完此篇之後，可以使用python製作一款符合自己需求的linux工具。

本教程使用的是google開源的python第三方庫：fire

無論是學生黨自己做著練手，還是工作中確有需求，本篇都儘可能通過簡單的例子來示範該第三方庫的用法，其中若有描述不當的地方，望留言指出。

一、快速介紹

來一波官方介紹。

Python Fire是一個庫，用於從任何Python物件自動生成命令列介面。

是用python建立CLI的一種簡單方法。

是開發和除錯Python程式碼的一個有用工具。

Python Fire幫助探索現有程式碼或將其他人的程式碼轉換為CLI。

使得Bash和Python之間的轉換更加容易。

通過使用已經匯入和建立的模組和變數來設定REPL, Python Fire使使用Python REPL變得更容易。

沒聽懂 ？？？

不是太明白 ？？？

不要緊，看完本篇就懂了。

二、快速安裝

pip安裝：pip install fire
conda安裝：conda install fire -c conda-forge
原始碼安裝：

1. git clone https://github.com/google/python-fire.git
2. cd python-fire
3. python setup.py install

Github地址：python-fire

三、快速上手

實踐出真知

建立一個test.py檔案，寫入以下內容

import fire

def test(your_var="default_value"):
	return 'This is a test ! value : %s' % your_var

if __name__ == '__main__':
    fire.Fire(test)

我們們來看一下效果

# 預設引數
root@node:~# python test.py 
This is a test ! value : default_value

# 關鍵字引數
root@node:~# python test.py --your_var=newValue
This is a test ! value : newValue

# 位置引數
root@node:~# python test.py localtionValue
This is a test ! value : localtionValue

現在呢，我們反過頭來看一下官方介紹的第一行：

Python Fire是一個庫，用於從任何Python物件自動生成命令列介面。

注意關鍵字：任何python物件。這意味著什麼？

我們來看一段程式碼：

import fire

boy_name = 'XiaoMing'
girl_name = 'XiaoHong'

if __name__ == '__main__':
  fire.Fire()

試一下：python test.py boy_name

是不是明白了些什麼。

聊完這預設引數、關鍵字引數、位置引數，當然不能少了 *args 和 ** kwargs .

還是來看程式碼示例：

import fire

def run(*args):
    arg_list = list(args)
    return ' | '.join(arg_list)

if __name__ == '__main__':
  fire.Fire(run)

跑一下就懂啦

root@node:~# python test.py run qwe rty uio asd fgh
qwe | rty | uio | asd | fgh

官方給的示例是這個樣子的~~~

import fire

def order_by_length(*items):
  """Orders items by length, breaking ties alphabetically."""
  sorted_items = sorted(items, key=lambda item: (len(str(item)), str(item)))
  return ' '.join(sorted_items)

if __name__ == '__main__':
  fire.Fire(order_by_length)

就是加了個長度和字母順序的排序，來跑一下，看一下效果：

$ python example.py dog cat elephant
cat dog elephant

除此之外呢，我們還可以給輸出結果加點料，還是剛才我們寫的那個例子：

root@node:~# python test.py run qwe rty uio asd fgh - upper
QWE | RTY | UIO | ASD | FGH

在這裡，我們通過命令列對傳入的物件和呼叫結果執行相同的操作，譬如這裡的 upper

敲黑板劃重點：分隔符 “ - ” 之後的所有引數都將用於處理函式的結果，而不是傳遞給函式本身。預設的分隔符是連字元 “ - ”。

預設的分隔符也是可以改的，用到了fire的內建引數。

root@node:~# python test.py run qwe rty uio asd fgh X upper -- --separator=X
QWE | RTY | UIO | ASD | FGH

其中的separator就是fire的一個內建引數，更多內建引數文末有提到。

我們再來看一下fire給我們提供的命令列傳參時，資料的型別。比較特殊的是，fire根據值決定型別。

import fire
fire.Fire(lambda obj: type(obj).__name__)

如果有剛學python的小夥伴，記得一定要學一下lambda函式，在這裡我可以轉化為普通寫法。

import fire

def test(obj):
    return type(obj).__name__

if __name__ == '__main__':
    fire.Fire(test)

通過簡單的一行程式碼來看一下各種資料型別如何通過命令列傳參：

$ python example.py 10
int
$ python example.py 10.0
float
$ python example.py hello
str
$ python example.py '(1,2)'
tuple
$ python example.py [1,2]
list
$ python example.py True
bool
$ python example.py {name:David}
dict

但是當你想傳遞一個str型別的10，你就要注意了，看以下例子：

$ python example.py 10
int
$ python example.py "10"
int
$ python example.py '"10"'
str
$ python example.py "'10'"
str
$ python example.py \"10\"
str

我們可以看到，你雖然敲了"10",但是依然被判定為int,bash會自動處理掉你引數的第一層引號。所以，如果想傳str型別的10，要再加一層引號，單雙引號分開用，或者把引號轉義。

如果要傳的是dict引數，那就更要小心謹慎了。

# 標準寫法
$ python example.py '{"name": "David Bieber"}' 
dict
# 要這麼寫也沒啥問題
$ python example.py {"name":'"David Bieber"'} 
dict
# 但要這麼寫就解析成了字串了
$ python example.py {"name":"David Bieber"}
str
# 再加個空格，字串都不是了
$ python example.py {"name": "David Bieber"}  # Wrong. This isn't even treated as a single argument.
<error>

到這裡，我想大家應該大概明白了 fire 的方便快捷之處。

到了這一步的時候，雖然實現了基本功能，但還是和平時我們使用的 linux 命令列工具有很大的區別：

每次跑命令都要再敲一個python
每次還要指向指定的py檔案或到指定的目錄下

首先說第一個問題，每次多敲六個字母和一個空格，作為一個linux命令列工具是非常不合格的，本來命令列工具就在追求簡單化，這種指定直譯器的操作我們當然要儘可能省掉咯

第二個問題，老是指定檔案的目錄就更麻煩了，日常使用的時候在不同的伺服器跑命令還要想想放在哪裡，而且如果使用絕對路徑的話，更會導致命令的冗長。

下面我們來解決一下這兩個“小”問題：

在檔案的第一行指定python直譯器，這樣就無需在我們執行該檔案時再指定直譯器

#!/usr/bin/python

import fire

def test(your_var="default_value"):
	return 'This is a test ! value : %s' % your_var

if __name__ == '__main__':
    fire.Fire(test)

增加檔案的可執行許可權

root@node:~# chmod +x test.py

美化以下，去掉小尾巴（僅僅是給檔案改了個名字, 這一步非必須）

root@node:~# mv test.py mytool

做個軟連線，可以隨時隨地找得到該命令

root@node:~# ln -s /root/mytool /usr/bin/mytool

附：如果需要指定編碼的話，可以在檔案頭部加一行，比如

#!/usr/bin/python
# coding: utf-8

這個時候，我們隨意在伺服器的任意位置執行

root@node:~# mytool
This is a test ! value : default_value

root@node:~# mytool --your_var=newValue
This is a test ! value : newValue

root@node:~# mytool localtionValue
This is a test ! value : localtionValue

Perfection !

如果你已經走到這一步的話，其實已經能寫很多簡單的命令列工具了。

為什麼說簡單呢，目前都是使用函式來完成一個個命令的邏輯，多一個子命令多寫一個函式，慢慢的就會讓這個檔案變的龐雜和冗餘。而且久而久之，肯定會出現一些看起來很相似，卻要使用ctrl + c-v大法去完成的事情。甚至有一些邏輯，想要實現還要自己去做更復雜的邏輯。

四、快速進階

此時，一年級的已經可以下課了，二年級的請注意聽講了，下面，我們要講的是：

類的使用

命令巢狀

屬性訪問

鏈式呼叫

4.1 類的使用

通過一個簡單的算數類來了解其用法，在下列用法中，我們在fire中註冊了一個類物件。

import fire

class Calculator(object):

  def add(self, x, y):
    return x + y

  def multiply(self, x, y):
    return x * y

if __name__ == '__main__':
  calculator = Calculator()
  fire.Fire(calculator)

以下是呼叫測試

$ python example.py add 10 20
30
$ python example.py multiply 10 20
200

當然我們也可以註冊一個類。

import fire

class Calculator(object):

  def add(self, x, y):
    return x + y

  def multiply(self, x, y):
    return x * y

if __name__ == '__main__':
  fire.Fire(Calculator)

跑一下看看：

$ python example.py add 10 20
30
$ python example.py multiply 10 20
200

就這？當然不會，我們還可以通過引數控制例項屬性，就像下面的例子：

import fire

class BrokenCalculator(object):

  def __init__(self, offset=1):
      self._offset = offset

  def add(self, x, y):
    return x + y + self._offset

  def multiply(self, x, y):
    return x * y + self._offset

if __name__ == '__main__':
  fire.Fire(BrokenCalculator)

我們可以看到，新增了一個offset的例項屬性，預設值是1.

$ python example.py add 10 20
31
$ python example.py multiply 10 20
201

重點來了，我們可以直接給屬性賦值，以此來增加你命令列工具的自由度。

$ python example.py add 10 20 --offset=0
30
$ python example.py multiply 10 20 --offset=0
200

4.2 命令巢狀

通過不同的類來控制某些同名命令，其實也是將各個命令分門別類更具條理性的管理。可以看到以下用法。

import fire

class Sing:
    def run(self):
        print('sing sing sing ...')

class Dance:
    def run(self):
        print('dance dance dance ...')

    def status(self):
        print('Around.')


class Pipeline:
    def __init__(self):
        self.sing = Sing()
        self.dance = Dance()

    def run(self):
        self.sing.run()
        self.dance.run()
        self.dance.status()

if __name__ == '__main__':
    fire.Fire(Pipeline)

跑跑看：

# python3 ball.py run
sing sing sing ...
dance dance dance ...
Around.
# python3 ball.py sing run
sing sing sing ...
# python3 ball.py dance run
dance dance dance ...
# python3 ball.py dance status
Around.

根據自定義的一個Pipeline類，我們可以自己組合想要的命令列效果，給子命令再分配不同的子集。

4.3 屬性訪問

其實前面說到類的時候已經簡單的說過屬性訪問（就是那個offset的例子，行啦，忘了就不用往上翻了），這裡再詳細舉例說明一下。

# python3 test.py --age=6 outinfo
Xiao Ming is 6 years old and in the First grade

# python3 test.py --age=7 outinfo
Xiao Ming is 7 years old and in the Second grade

# python3 test.py --age=8 outinfo
Xiao Ming is 8 years old and in the Third grade

綜上，我們可以通過控制類的屬性來構造類物件。

嘮到這兒了，再嘮一個騷操作

4.4 鏈式呼叫

官方給的例子不太好看，沒有那麼讓人一眼就看懂的感覺，找了個四則運算的簡單示例：

import fire

class Calculator:

  def __init__(self):
    self.result = 0
    self.express = '0'

  def __str__(self):
    return f'{self.express} = {self.result}'

  def add(self, x):
    self.result += x
    self.express = f'{self.express}+{x}'
    return self

  def sub(self, x):
    self.result -= x
    self.express = f'{self.express}-{x}'
    return self

  def mul(self, x):
    self.result *= x
    self.express = f'({self.express})*{x}'
    return self

  def div(self, x):
    self.result /= x
    self.express = f'({self.express})/{x}'
    return self

if __name__ == '__main__':
  fire.Fire(Calculator)

函式名呢，add、sub、mul、div分別對應加、減、乘、除四則運算，每個方法都接受 x 引數去運算，返回self,這樣不論往後鏈式呼叫多少次都可以，結束呼叫到 __str__ 列印出結果。

__str__ 在 fire 中用來完成自定義序列化。如果不提供這個方法，在鏈式呼叫完成後將會列印幫助內容。

# python3 test.py add 2 sub 1.5 mul 3 div 2
((0+2-1.5)*3)/2 = 0.75

# python3 test.py add 4 sub 2.5 mul 2 div 4 mul 3 sub 5 add 2
(((0+4-2.5)*2)/4)*3-5+2 = -0.75

看完這個大家應該明白鏈式呼叫的運用了，這個時候再來看一下官方示例也許會輕鬆一些。

import fire

class BinaryCanvas(object):
  """A canvas with which to make binary art, one bit at a time."""

  def __init__(self, size=10):
    self.pixels = [[0] * size for _ in range(size)]
    self._size = size
    self._row = 0  # The row of the cursor.
    self._col = 0  # The column of the cursor.

  def __str__(self):
    return '\n'.join(' '.join(str(pixel) for pixel in row) for row in self.pixels)

  def show(self):
    print(self)
    return self

  def move(self, row, col):
    self._row = row % self._size
    self._col = col % self._size
    return self

  def on(self):
    return self.set(1)

  def off(self):
    return self.set(0)

  def set(self, value):
    self.pixels[self._row][self._col] = value
    return self

if __name__ == '__main__':
  fire.Fire(BinaryCanvas)

跑一下看看：

$ python example.py move 3 3 on move 3 6 on move 6 3 on move 6 6 on move 7 4 on move 7 5 on
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

PS:我要不說，誰能看出來這是個笑臉？？？

最後一課

最後看看官方給出的 fire 的內建引數吧，具體怎麼應用大家就自己研究咯。

Flags

Using a CLI	Command	Notes
Help	`command -- --help`	顯示命令的幫助和使用資訊。
REPL	`command -- --interactive`	進入互動模式。
Separator	`command -- --separator=X`	這將分隔符設定為' X '。預設分隔符是“-”。
Completion	`command -- --completion [shell]`	為CLI生成一個補全的shell指令碼。
Trace	`command -- --trace`	跟蹤fire命令呼叫後發生了啥子。
Verbose	`command -- --verbose`	在輸出中包含私有成員。

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