Python標準庫06 子程式

這裡的內容以Linux程式基礎和Linux文字流為基礎。subprocess包主要功能是執行外部的命令和程式。比如說，我需要使用wget下載檔案。我在Python中呼叫wget程式。從這個意義上來說，subprocess的功能與shell類似。

subprocess以及常用的封裝函式

當我們執行python的時候，我們都是在建立並執行一個程式。正如我們在Linux程式基礎中介紹的那樣，一個程式可以fork一個子程式，並讓這個子程式exec另外一個程式。在Python中，我們透過標準庫中的subprocess包來fork一個子程式，並執行一個外部的程式(fork，exec見Linux程式基礎)。

subprocess包中定義有數個建立子程式的函式，這些函式分別以不同的方式建立子程式，所以我們可以根據需要來從中選取一個使用。另外subprocess還提供了一些管理標準流(standard stream)和管道(pipe)的工具，從而在程式間使用文字通訊。

使用subprocess包中的函式建立子程式的時候，要注意:

1) 在建立子程式之後，父程式是否暫停，並等待子程式執行。

2) 函式返回什麼

3) 當returncode不為0時，父程式如何處理。

subprocess.call()
父程式等待子程式完成
返回退出資訊(returncode，相當於exit code，見Linux程式基礎)

subprocess.check_call()

父程式等待子程式完成

返回0

檢查退出資訊，如果returncode不為0，則舉出錯誤subprocess.CalledProcessError，該物件包含有returncode屬性，可用try...except...來檢查(見Python錯誤處理)。

subprocess.check_output()

父程式等待子程式完成

返回子程式向標準輸出的輸出結果

檢查退出資訊，如果returncode不為0，則舉出錯誤subprocess.CalledProcessError，該物件包含有returncode屬性和output屬性，output屬性為標準輸出的輸出結果，可用try...except...來檢查。

這三個函式的使用方法相類似，我們以subprocess.call()來說明:

import subprocessrc = subprocess.call(["ls","-l"])

我們將程式名(ls)和所帶的引數(-l)一起放在一個表中傳遞給subprocess.call()

可以透過一個shell來解釋一整個字串:

import subprocessout = subprocess.call("ls -l", shell=True)out = subprocess.call("cd ..", shell=True)

我們使用了shell=True這個引數。這個時候，我們使用一整個字串，而不是一個表來執行子程式。Python將先執行一個shell，再用這個shell來解釋這整個字串。

shell命令中有一些是shell的內建命令，這些命令必須透過shell執行，$cd。shell=True允許我們執行這樣一些命令。

Popen()

實際上，我們上面的三個函式都是基於Popen()的封裝(wrapper)。這些封裝的目的在於讓我們容易使用子程式。當我們想要更個性化我們的需求的時候，就要轉向Popen類，該類生成的物件用來代表子程式。

與上面的封裝不同，Popen物件建立後，主程式不會自動等待子程式完成。我們必須呼叫物件的wait()方法，父程式才會等待 (也就是阻塞block)：

import subprocesschild = subprocess.Popen(["ping","-c","5",""])print("parent process")

從執行結果中看到，父程式在開啟子程式之後並沒有等待child的完成，而是直接執行print。

對比等待的情況:

import subprocesschild = subprocess.Popen(["ping","-c","5",""])child.wait()print("parent process")

此外，你還可以在父程式中對子程式進行其它操作，比如我們上面例子中的child物件:

child.poll()           # 檢查子程式狀態

child.kill()           # 終止子程式

child.send_signal()    # 向子程式傳送訊號

child.terminate()      # 終止子程式

子程式的PID儲存在child.pid

子程式的文字流控制

(沿用child子程式) 子程式的標準輸入，標準輸出和標準錯誤也可以透過如下屬性表示:

child.stdin

child.stdout

child.stderr

我們可以在Popen()建立子程式的時候改變標準輸入、標準輸出和標準錯誤，並可以利用subprocess.PIPE將多個子程式的輸入和輸出連線在一起，構成管道(pipe):

import subprocesschild1 = subprocess.Popen(["ls","-l"], stdout=subprocess.PIPE)child2 = subprocess.Popen(["wc"], stdin=child1.stdout,stdout=subprocess.PIPE)
out = child2.communicate()
print(out)

subprocess.PIPE實際上為文字流提供一個快取區。child1的stdout將文字輸出到快取區，隨後child2的stdin從該PIPE中將文字讀取走。child2的輸出文字也被存放在PIPE中，直到communicate()方法從PIPE中讀取出PIPE中的文字。

要注意的是，communicate()是Popen物件的一個方法，該方法會阻塞父程式，直到子程式完成。

我們還可以利用communicate()方法來使用PIPE給子程式輸入:

import subprocesschild = subprocess.Popen(["cat"], stdin=subprocess.PIPE)child.communicate("vamei")

我們啟動子程式之後，cat會等待輸入，直到我們用communicate()輸入"vamei"。

透過使用subprocess包，我們可以執行外部程式。這極大的擴充了Python的功能。如果你已經瞭解了作業系統的某些應用，你可以從Python中直接呼叫該應用(而不是完全依賴Python)，並將應用的結果輸出給Python，並讓Python繼續處理。shell的功能(比如利用文字流連線各個應用)，就可以在Python中實現。

總結

subprocess.call, subprocess.check_call(), subprocess.check_output()

subprocess.Popen(), subprocess.PIPE

Popen.wait(), Popen.communicate()