Python如何调用命令？

Python调用命令是编程中常见的操作,主要用于执行系统命令、脚本文件或外部程序，从而扩展Python的功能，Python提供了多种方式调用命令，如os.system、subprocess模块、os.popen等，每种方法适用于不同的场景，具有各自的优缺点，本文将详细介绍这些方法的使用方式、注意事项及实际应用案例，帮助开发者根据需求选择合适的调用方式。

使用os.system调用命令

os.system是最简单的命令调用方式，适用于执行简单的系统命令，其语法为os.system(command)，其中command是一个字符串，表示要执行的命令，执行dir命令（Windows系统）或ls命令（Linux/macOS系统）可以列出当前目录的文件。os.system会返回命令的退出状态码，0表示执行成功，非0表示失败，需要注意的是，os.system会启动一个新的shell进程来执行命令，因此在Windows和Linux/macOS中的命令语法可能不同，例如Windows下使用dir，而Linux/macOS下使用ls。

优点：简单易用，适合快速执行命令。
缺点：无法获取命令的输出结果，只能通过返回值判断执行状态；跨平台兼容性较差，需要根据不同系统调整命令语法。

使用os.popen调用命令

os.popen是另一种调用命令的方式，与os.system不同，os.popen可以返回一个文件对象，通过该对象可以读取命令的输出结果或向命令输入数据。output = os.popen('ls').read()可以读取ls命令的输出结果。os.popen在Python 3中已被subprocess模块替代，但在一些旧代码中仍可见其身影。

优点：可以获取命令的输出结果。
缺点：功能有限，无法处理复杂的输入输出场景；跨平台支持不如subprocess模块完善。

使用subprocess模块调用命令

subprocess模块是Python推荐使用的命令调用方式，功能强大且灵活，支持执行命令、获取输入输出、处理错误等。subprocess提供了多个函数，如subprocess.run、subprocess.Popen、subprocess.call等，适用于不同复杂度的场景。

subprocess.run

subprocess.run是Python 3.5引入的高级接口，可以执行命令并返回一个CompletedProcess对象，包含命令的执行状态、输出结果等信息。

import subprocess
result = subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)

capture_output=True表示捕获标准输出和标准错误，text=True表示以文本形式返回输出结果，如果命令执行失败，可以通过result.returncode获取退出状态码。

subprocess.Popen

subprocess.Popen是更底层的接口，适用于需要与命令进行交互的场景，例如实时读取输出或输入数据。

import subprocess
process = subprocess.Popen(['ping', '-c', '4', 'example.com'], stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE)
stdout, stderr = process.communicate()
print(stdout.decode())

Popen启动进程后，可以通过communicate()方法获取输出结果，或使用poll()方法检查进程状态。

subprocess.call

subprocess.call用于执行命令并等待其完成，返回退出状态码。

import subprocess
return_code = subprocess.call(['ls', '-l'])

优点：功能全面，支持复杂的输入输出处理；跨平台兼容性好；可以捕获命令的输出和错误信息。
缺点：相比os.system和os.popen，语法稍复杂，需要学习相关参数的使用。

调用命令时的注意事项

1. 安全性：避免直接拼接用户输入的命令，以防命令注入攻击，使用subprocess.run(['ls', user_input])比subprocess.run('ls ' + user_input)更安全。
2. 路径处理：在不同操作系统中，路径分隔符不同（Windows使用\，Linux/macOS使用），建议使用os.path模块处理路径。
3. 编码问题：命令的输出可能包含非ASCII字符，需要指定编码格式（如encoding='utf-8'）以避免乱码。
4. 超时处理：长时间运行的命令可能导致程序阻塞，可以通过timeout参数设置超时时间。

   subprocess.run(['sleep', '10'], timeout=5)

实际应用案例

以下是一个使用subprocess模块调用ffmpeg命令进行视频转换的示例：

import subprocess
input_file = 'input.mp4'
output_file = 'output.avi'
command = ['ffmpeg', '-i', input_file, output_file]
subprocess.run(command, check=True)

check=True表示如果命令执行失败（非零退出码），则抛出subprocess.CalledProcessError异常。

不同方法的对比

以下表格总结了三种主要调用命令方法的对比：

相关问答FAQs

Q1: 如何在Python中调用命令并实时显示输出？
A: 可以使用subprocess.Popen结合poll()和readline()方法实时读取命令输出。

import subprocess
process = subprocess.Popen(['ping', '-c', '4', 'example.com'], stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.STDOUT)
while True:
    output = process.stdout.readline()
    if output == b'' and process.poll() is not None:
        break
    if output:
        print(output.decode().strip())

Q2: 如何处理命令执行时的异常？
A: 可以使用try-except捕获subprocess.CalledProcessError异常，该异常在命令返回非零退出码时触发。

import subprocess
try:
    subprocess.run(['false'], check=True)
except subprocess.CalledProcessError as e:
    print(f"命令执行失败，退出码: {e.returncode}")