Python Subprocess模块原理及实例

Subprocess模块是Python中用于创建子进程的标准库。子进程的创建通常是为了调用操作系统提供的命令行工具或执行其他可执行文件。该模块提供了许多函数，可以帮助我们创建子进程并与它们进行交互，同时还可以控制子进程的输入和输出等操作。

Subprocess基本用法

创建子进程

Subprocess模块的主要功能是创建子进程，这是使用它的第一步。可以使用以下代码片段创建子进程：

import subprocess

proc = subprocess.Popen(['echo', 'Hello, World!'], stdout=subprocess.PIPE)
stdout_value = proc.communicate()[0]
print(stdout_value.decode('utf-8'))

在上面的代码中，我们使用Popen类创建一个新的子进程。Popen的第一个参数是一个可执行文件的路径，我们可以使用一个单独的命令字串来表示这个可执行文件。第二个参数是可选参数，用于指定标准输出的管道。在这里，我们创建了一个新的PIPE对象作为标准输出的管道。

这个代码段告诉程序在子进程中执行echo命令。该命令将 "Hello, World!" 输出到标准输出。

等待子进程完成

在创建子进程之后，可能需要等待子进程执行完毕再进行操作。可以使用以下代码等待子进程完成执行：

import subprocess

proc = subprocess.Popen(['echo', 'Hello, World!'], stdout=subprocess.PIPE)
proc.wait()
print('Child process has finished!')

在这个例子中，我们首先使用 Popen 类创建了一个新子进程，接着调用了 wait() 方法来等待子进程完成。执行完毕后等待函数会返回状态码以退出。

Subprocess高级用法

控制子进程的输入和输出

可以使用subprocess模块控制子进程的输入和输出。Popen类的stdin，stdout和stderr参数分别指定子进程的标准输入，输出和错误输出管道。

import subprocess

with subprocess.Popen(['cat'], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE) as process:
    process.stdin.write(b'Hello, World!\n')
    process.stdin.flush()
    output = process.stdout.readline().decode('utf-8').strip()
    print(output)

在这个例子中，我们首先使用Popen类创建了一个新的子进程。使用stdin参数将子进程的标准输入管道设置为PIPE对象，然后使用stdout参数将子进程的标准输出管道设置为PIPE对象。接着，我们使用子进程的stdin管道向子进程中写入数据，并通过stdout管道读取子进程的输出。在这里，我们输入了字符串 "Hello, World!"，然后使用readline()方法读取了一个输出行。

执行外部命令并获取返回结果

可以使用subprocess模块执行外部命令并获取输出结果。可以使用Popen类的stdout参数将子进程的标准输出管道指定为PIPE对象。在许多情况下，可以使用Python内置的便利函数来简化与子进程的交互。

import subprocess

output = subprocess.check_output(['ls', '-l'])
print(output.decode())

在这个例子中，我们使用Python subprocess模块的check_output函数来执行ls命令，并将其标准输出捕获到一个字符串变量中。在这里，我们使用Popen类的stdout参数将子进程的标准输出管道指定为PIPE对象。请注意，我们可以使用Python的decode()方法将字节字符串转换为标准字符串。

总结

Python Subprocess模块可以帮助我们在Python程序中创建子进程并与它们进行交互。在本攻略中，我们讨论了该模块的基本用法和高级用法。我们实现了两个示例来说明如何使用Python Subprocess处理子进程的输入和输出以及如何执行外部命令并捕获输出结果。