通过实例解析python subprocess模块原理及用法

1. subprocess模块简介

subprocess模块是Python标准库中的一个模块，主要用于创建新进程和与其进行交互（传递数据或获取输出结果）。

subprocess提供了多种创建、运行子进程以及与其进行通讯的方法，包括：
- Popen: 在终端启动一个新的子进程，并链接它的标准输入/输出/错误。
- call: 启动一个新的子进程并等待其执行完毕，可以返回该进程的返回值。
- check_call、check_output 等方法等。

2. Popen方法使用示例

2.1 运行shell命令并取得输出结果

import subprocess

# 命令执行后的输出流，会输出流的内容作为函数的返回值
output = subprocess.Popen(["ls", "/"], stdout=subprocess.PIPE).communicate()[0]

# 将二进制数据转换成字符串，并打印出来
print(output.decode('utf-8'))

上面的代码执行了 ls / 命令并将其输出结果存储在output中，并通过 communicate() 方法获取其控制台输出。其中 stdout=subprocess.PIPE 部分表示将子进程输出到主进程，然后用 communicate 获取输出流的数据。decode() 方法将二进制输出内容(b"dirname\nfilname\n")转换成可读字符串。

2.2 传递输入并获取结果

import subprocess

# 启动进程并传递参数
process = subprocess.Popen(["cat", "-"], stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE)

# 向进程写入数据并获取输出结果
output, error = process.communicate("Hello World!".encode('utf-8'))

# 输出结果
print(output.decode('utf-8'))

上面的代码演示了如何向进程输入数据，并取得输入后的结果。encode()方法将字符串转换成二进制数据。这里以 cat 命令作为示例，将传递的数据打印到控制台。

3. 子进程和主进程的交互

可以通过 communicate() 方法和进程进行交互，communicate() 方法会将子进程的输入、输出、错误管道都关闭，通过子进程的标准输出和错误输出，返回一个以 UTF-8 编码的 (stdout, stderr)元组。

3.1 获取返回值

import subprocess

# 执行命令，将执行结果以异常形式抛出
try:
    # run shell command
    return_code = subprocess.check_call(['ls', '-l'])
    print('子进程返回值:', return_code)
except subprocess.CalledProcessError as e:
    print('执行错误:', e.output)
    print('返回码:', e.returncode)

上述代码示例中，我们使用了 check_call 方法，并通过 return_code 取得了子进程的返回值。如果命令执行失败或者返回值不为0，则会抛出 CalledProcessError 异常。

3.2 直接捕获输出流

import subprocess

# 执行第一个子进程，并将输出通过管道传递给第二个子进程
p1 = subprocess.Popen(["ls"], stdout=subprocess.PIPE)
p2 = subprocess.Popen(["grep", "substring"], stdin=p1.stdout, stdout=subprocess.PIPE)

# 输出第二个进程的结果
print(p2.communicate()[0].decode('utf-8'))

上述代码示例是使用Popen启动两个子进程，第一个子进程获取当前目录的内容，第二个子进程在第一个子进程的输出流中查找一个包含特定字符串（substring）的文件名，并将匹配成功的内容输出到标准输出流。