使出Python的六脉神剑，让Python拥有无限扩展性

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我们知道，Python的API非常多，功能非常强大，而且非常易用。Python之所以强大，一个重要原因是因为Python非常容易与其他编程语言交互。这就让Python拥有了无限扩展性。就算Python无法实现某个功能，可以用其他语言实现，然后Python直接调用即可。

Python与其他编程语言交互，主要有如下两种方法：

(1)调用动态库，如.dll，.so等;

(2)直接执行外部命令，并接收外部命令的返回结果;

第1种方法我会在后面的文章中详细讨论，本文主要讲解如何使用Python执行外部的命令，并传递参数和接收返回值，然后做更进一步的处理。本文将介绍6种执行外部命令的方法，并比较这6中方法的优缺点。史称这6种执行外部命令的方法为六脉神剑。

Python执行外部命令的6种方法：

1. system函数

基本的调用格式如下：

import os 
os.system("some_command with args"); 

system函数会将命令和参数传递给系统的Shell。这么做非常好，因为您实际上可以用这种方式一次运行多个命令，并设置管道和输入/输出重定向。例如：

import os 
os.system("cat command.py | grep -n subprocess > result.txt") 

执行这段代码，会在当前目录生成一个result.txt文件。

尽管这样做很方便，但必须手动处理转义字符(例如空格等)。所以这样做只是让你简单地运行Shell程序，而不是扩展程序的功能。

2. popen函数

基本调用格式如下：

import os 
stream = os.popen("some_command with args") 

popen函数与os.system函数的功能相同，只是popen函数提供了一个用于操作文件的对象，可用使用标准输入输出的方式来访问文件中的数据。popen函数还有其他3种变体，它们对I/O的处理略有不同。如果将所有内容都作为字符串传递，那么命令将传递到Shell程序;如果将它们作为列表传递，则无需担心转义任何内容。例如：

import os 
stream = os.popen("cat command.py | grep -n subprocess") 
print(type(stream)) 
result = stream.readlines() 
print(type(result)) 
print(result) 

执行这段代码，会输出如下内容：

<class 'os._wrap_close'> 
<class 'list'> 
['1:import subprocess\n', '2:subprocess.run(["ls", "-l"])\n', '5:subprocess.call(["ls", "-l"])\n', '8:os.system("cat command.py | grep -n subprocess > result.txt")\n'] 

我们可以看到，readlines方法以列表形式返回命令的执行结果。

3. Popen类

subprocess模块的Popen类。该类可用于替换os.popen函数。但Popen类的缺点是由于功能过于强大，所以使用起来稍微复杂一些。例如：

print(subprocess.Popen("echo Hello World", shell=True, stdout=subprocess.PIPE).stdout.read()) 

这行代码可以用来替换下面的代码：

print(os.popen("echo Hello World").read()) 

关于Popen类的一个更复杂的例子如下：

import subprocess 
p = subprocess.Popen('ls', shell=True, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.STDOUT) 
for line in p.stdout.readlines(): 
    print(line.decode("utf-8").strip()) 
retval = p.wait() 

这段代码通过标准输出的readlines方法读取了ls命令返回结果的所有行，并将这些内容输出到Console。最后用wait方法等待ls命令执行完，最后结束程序。

Popen类相对于popen函数的优势是将所有的选项都统一放在了Popen类中，而不是需要4个不同的popen函数完成这些工作。

4.call函数

来自subprocess模块的call函数。与Popen类一样，拥有相同的参数，但call函数只会等待命令执行完并提供返回代码才结束。例如：

return_code = subprocess.call("echo Hello World", shell=True) 
print(return_code) 

5. run函数

如果读者使用的是Python 3.5或更高版本，则可以使用新的subprocess.run函数，该函数与上面的代码非常相似，但是更加灵活，并在命令完成执行后返回CompletedProcess对象。例如：

import subprocess 
result = subprocess.run(["ls", "-l"]) 
print(type(result)) 

6. 类C函数

os模块还提供了与C语言类似的fork / exec / spawn函数，但是我不建议直接使用它们，例如：

import os 
print(os.execl('/bin/ls', ' ')) 

最后，请注意，对于这些执行外部命令的方法，需要将这些命令执行后参数的字符串传递回程序，有时需要对这些传回的字符串进行转移。如果你无法完全信任这些字符串，那么有可能会带来严重的安全隐患。例如，如果用户正在输入字符串的某些/任何部分。如果不确定，请仅将这些方法与常量一起使用。为了更好地说明这一点，请看下面的代码。

print(subprocess.Popen("echo %s " % user_input, stdout=PIPE).stdout.read()) 

我们可以想象，当用户输入了“I love your harddisk && rm -rf /”，这将删除硬盘中的所有数据。所以如果你对用户的输入无法完全信任的话，请将变量user_input改成常量，不让用户任意输入。

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