使用 Windows、iOS、Android、HarmonyOS 等作業系統的裝置，使用者與這些裝置主要透過圖形使用者介面（GUI）來互動，比如：滑鼠、觸屏等。一般使用者很少使用這些系統的命令列介面（CLI），在 Windows 下是透過命令提示符（Cmd）視窗來實現 CLI 互動，其它系統透過終端 (Terminal) 視窗。
命令列介面 (CLI) 的起源始於最早的計算機終端，透過鍵盤輸入指令來執行操作。隨著 Unix 和 Linux 系統的流行，CLI 成為了程式設計師的首選互動方式。CLI 是軟體開發者、運維、資料分析師以及其他技術從業者日常依賴的工具。
命令列應用 (Command Line Application) 是一個執行在命令列介面環境下的應用程式。它可以接收使用者輸入的命令，執行特定的操作，並將結果輸出到命令列介面 。
1. Python 命令列應用
Python 命令列應用提供了豐富的功能和靈活性，使得開發者能夠高效地進行指令碼執行、模組匯入、包管理以及與其他系統的互動。Python 命令列介面類似於 UNIX shell，提供了額外的呼叫方法，如執行指令碼、模組或命令等。
Python 命令列應用的特點：
(1) 靈活性：Python 命令列應用可以在不同的作業系統和環境中使用，無需依賴特定的整合開發環境 (IDE) 或圖形介面，這使得它們具有很高的靈活性。
(2) 自動化：透過命令列執行 Python 指令碼，可以實現自動化任務，提高工作效率。
(3) 批次處理：命令列可以方便地批次處理資料，如批次重新命名、批次轉換格式等。
(4) 指令碼引數傳遞：透過命令列可以傳遞引數給 Python 指令碼，增加了指令碼的靈活性和可複用性。
(5) 除錯和測試：在命令列中執行 Python 指令碼可以更方便地進行除錯和測試，輸出除錯資訊、捕獲異常等，幫助開發人員快速定位和解決問題。
(6) 部署和整合：命令列執行 Python 指令碼可以方便地進行部署和整合，實現與其他系統的資料互動、呼叫其他程式等。
(7) 跨平臺性：Python 是一種跨平臺的程式語言，透過命令列執行 Python 指令碼可以在不同的作業系統上實現相同的功能，提高了程式碼的可移植性。
這些特點使得 Python 命令列應用在資料處理、系統管理、自動化任務等方面具有廣泛的應用價值。
2. 建立 Python 命令列應用
建立一個簡單的命令列應用程式通常需要以下步驟：
(1) 匯入系統模組以處理命令列引數;
(2) 使用主函式來處理命令列輸入;
(3) 根據輸入執行相應的操作;
(4) 列印輸出結果到控制檯;
示例, 建立一個 Python 指令碼檔案 cmd.py, 程式碼如下：
#!/usr/bin/python3 # -*- coding: UTF-8 -*- import sys if __name__ == "__main__": print('Application:', sys.argv[0]) for i in range(1, len(sys.argv)): print('Parameter ' + str(i) + ': ', sys.argv[i])
執行：
$ python cmd.py param1 param2 param3
Application: cmd.py
Parameter 1: param1
Parameter 2: param2
Parameter 3: param3
sys 模組是 Python 的內建模組，提供了對 Python 直譯器的訪問和控制。它可以用於處理命令列引數、重定向標準輸入輸出、終止程式的執行、處理異常、獲取系統相關資訊等。sys 模組中的 argv 變數是一個包含命令列引數的列表，其中第 1 個元素 (argv[0]) 是指令碼本身的名稱。
在 Python 中，main 是一個特殊的內建變數，用於指示當前模組是否作為主程式執行。如果當前模組被直接執行，if __name__ == '__main__' 後面的程式碼塊會被執行。如果模組被匯入到其他模組中，則不會執行 if __name__ == '__main__' 後面的程式碼塊。
3. argparse 模組
argparse 模組是 Python 的內建模組，用來解析命令列引數。argparse 解析 sys.argv（命令列）中的引數，自動生成幫助和使用訊息，並在使用者為程式提供無效引數時顯示錯誤提示。
使用 argparse 的主要步驟：
(1) 匯入 argparse 模組；
(2) 建立 ArgumentParser() 引數物件；
(3) 呼叫 add_argument() 方法往引數物件中新增引數；
(4) 使用 parse_args() 解析新增引數的引數物件，獲得解析物件；
示例, 建立一個 Python 指令碼檔案 cmd2.py, 程式碼如下：
#!/usr/bin/python3 # -*- coding: UTF-8 -*- import argparse if __name__ == "__main__": parser = argparse.ArgumentParser(description='Test command line arguments') parser.add_argument('width', type=int, help='Width of a rectangle') parser.add_argument('height', type=int, help='Height of a rectangle') args = parser.parse_args() print(f'Rectangle: width = {args.width}, height = {args.height}')
執行：
$ python cmd2.py
usage: cmd2.py [-h] width height
cmd2.py: error: the following arguments are required: width, height
$ python cmd2.py -h
usage: cmd2.py [-h] width height
Test command line arguments
positional arguments:
width Width of a rectangle
height Height of a rectangle
optional arguments:
-h, --help show this help message and exit
$ python cmd2.py 30 20
Rectangle: width = 30, height = 20
4. add_argument() 詳解
add_argument() 方法的引數格式：
add_argument(name or flags...[, action][, nargs][, const][, default][, type][, choices][, required][, help][, metavar][, dest])
引數解釋如下：
name or flags - 選項字串的名字或者列表，例如 foo 或者 -f, --foo。
action - 命令列遇到引數時的動作，預設值是 store。
– store_const，表示賦值為 const；
– append，將遇到的值儲存成列表，也就是如果引數重複則會儲存多個值;
– append_const，將引數規範中定義的一個值儲存到一個列表；
– count，儲存遇到的次數；此外，也可以繼承 argparse.Action 自定義引數解析；
nargs - 應該讀取的命令列引數個數，可以是
具體的數字，或者是?號，當不指定值時對於 Positional argument 使用 default，對於 Optional argument 使用 const
或者是 * 號，表示 0 或多個引數；
或者是 + 號表示 1 或多個引數。
const - action 和 nargs 所需要的常量值。
default - 不指定引數時的預設值。
type - 命令列引數應該被轉換成的型別。預設是字串型別。
choices - 引數可允許的值的一個容器。
required - 可選引數是否可以省略 (僅針對可選引數)。
help - 引數的幫助資訊，當指定為 argparse.SUPPRESS 時表示不顯示該引數的幫助資訊.
metavar - 在 usage 說明中的引數名稱，對於必選引數預設就是引數名稱，對於可選引數預設是全大寫的引數名稱.
dest - 解析後的引數名稱，預設情況下，對於可選引數選取最長的名稱，中劃線轉換為下劃線.
1) 可選引數設定
示例，修改 cmd2.py 程式碼如下：
#!/usr/bin/python3 # -*- coding: UTF-8 -*- import argparse if __name__ == "__main__": parser = argparse.ArgumentParser(description='Test command line arguments') parser.add_argument('--width', type=int, default=30, help='Width of a rectangle') parser.add_argument('--height', type=int, help='Height of a rectangle') args = parser.parse_args() print(f'Rectangle: width = {args.width}, height = {args.height}')
在引數名前加 --，設定為可選引數，如果未輸入，則使用 default 預設值（若未設定 default，則會預設賦值 None），執行如下：
$ python cmd2.py
Rectangle: width = 30, height = None
2) 可選引數引用名
示例，修改 cmd2.py 程式碼如下：
#!/usr/bin/python3 # -*- coding: UTF-8 -*- import argparse if __name__ == "__main__": parser = argparse.ArgumentParser(description='Test command line arguments') parser.add_argument('-w', '--width', type=int, default=30, help='Width of a rectangle') parser.add_argument('-H', '--height', type=int, help='Height of a rectangle') args = parser.parse_args() print(f'Rectangle: width = {args.width}, height = {args.height}')
透過將可選引數設定引用名，可以縮短引數名，'-h' 已經被 argparse 模組預設使用了，這裡使用 '-H', 執行如下：
$ python cmd2.py -h
usage: cmd2.py [-h] [-w WIDTH] [-H HEIGHT]
Test command line arguments
optional arguments:
-h, --help show this help message and exit
-w WIDTH, --width WIDTH
Width of a rectangle
-H HEIGHT, --height HEIGHT
Height of a rectangle
$ python cmd2.py -w 100 -H 50
Rectangle: width = 100, height = 50
3) 清除幫助中的引數名資訊
示例，修改 cmd2.py 程式碼如下：
#!/usr/bin/python3 # -*- coding: UTF-8 -*- import argparse if __name__ == "__main__": parser = argparse.ArgumentParser(description='Test command line arguments') parser.add_argument('-w', '--width', type=int, default=30, metavar='', help='Width of a rectangle') parser.add_argument('-H', '--height', type=int, metavar='', help='Height of a rectangle') args = parser.parse_args() print(f'Rectangle: width = {args.width}, height = {args.height}')
執行如下：
$ python cmd2.py -h
usage: cmd2.py [-h] [-w] [-H]
Test command line arguments
optional arguments:
-h, --help show this help message and exit
-w , --width Width of a rectangle
-H , --height Height of a rectangle
4) 必選引數設定
示例，修改 cmd2.py 程式碼如下：
#!/usr/bin/python3 # -*- coding: UTF-8 -*- import argparse if __name__ == "__main__": parser = argparse.ArgumentParser(description='Test command line arguments') parser.add_argument('-w', '--width', type=int, default=30, metavar='', required=True, help='Width of a rectangle') parser.add_argument('-H', '--height', type=int, metavar='', required=True, help='Height of a rectangle') args = parser.parse_args() print(f'Rectangle: width = {args.width}, height = {args.height}')
執行如下：
$ python cmd2.py -w 100
usage: cmd2.py [-h] -w -H
cmd2.py: error: the following arguments are required: -H/--height
5) 列表引數（多引數）傳入設定
示例，建立一個 Python 指令碼檔案 cmd3.py, 程式碼如下：
#!/usr/bin/python3 # -*- coding: UTF-8 -*- import argparse if __name__ == "__main__": parser = argparse.ArgumentParser(description='Test command line arguments') parser.add_argument('-n', '--num', type=int, nargs='+', metavar='', required=True, help='a string of numbers') args = parser.parse_args() print(args.num)
執行如下：
$ python cmd3.py -n 1 2 3 4 5 6 7 8
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
6) 互斥引數使用
示例，建立一個 Python 指令碼檔案 cmd4.py, 程式碼如下：
#!/usr/bin/python3 # -*- coding: UTF-8 -*- import argparse if __name__ == "__main__": parser = argparse.ArgumentParser(description='Test command line arguments') group = parser.add_mutually_exclusive_group() # 新增互斥組 group.add_argument('-b', '--big', action='store_true', help='choose big') # 在互斥組中新增引數（store_true 預設當命令列未輸入引數則為 False，否則為 True） group.add_argument('-s', '--small', action='store_true', help='choose small') args = parser.parse_args() if args.big: print('Choose big') elif args.small: print('Choose small') else: print('Others')
執行如下：
$ python cmd4.py -b
Choose big
$ python cmd4.py -s
Choose small
$ python cmd4.py -b -s
usage: cmd4.py [-h] [-b | -s]
cmd4.py: error: argument -s/--small: not allowed with argument -b/--big
7) 預設引數設定
示例，建立一個 Python 指令碼檔案 cmd5.py, 程式碼如下：
#!/usr/bin/python3 # -*- coding: UTF-8 -*- import argparse if __name__ == "__main__": parser = argparse.ArgumentParser(description='Test command line arguments') parser.add_argument('-w', '--width', type=int, default=30, metavar='', required=True, help='Width of a rectangle') parser.set_defaults(height=20) args = parser.parse_args() print(f'Rectangle: width = {args.width}, height = {args.height}')
執行如下：
$ python cmd5.py -w 30
Rectangle: width = 30, height = 20