在Python编程中，执行Shell命令是一个常见的需求，无论是为了自动化任务、系统管理还是调用外部工具。Python的subprocess模块是执行Shell命令的主要工具，本文将深入探讨如何使用这个模块来执行Shell命令并获取结果。
1. 基本用法
简单命令执行
使用subprocess.run()函数是执行Shell命令的基本方法。我们可以通过传递一个命令列表来执行命令：
import subprocess # 执行一个简单的Shell命令 result = subprocess.run(['echo', 'Hello, World!'], capture_output=True, text=True) # 打印命令的标准输出 print(result.stdout)
在这个示例中，我们执行了echo Hello, World!命令，并捕获了其输出。
获取命令输出
为了捕获命令的标准输出和标准错误输出，我们需要设置capture_output=True和text=True参数：
import subprocess # 执行一个简单的Shell命令并获取输出 result = subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True, text=True) # 打印命令的标准输出 print("标准输出:") print(result.stdout) # 打印命令的标准错误 print("标准错误:") print(result.stderr)
通过这种方式，我们可以分别获取命令的标准输出和标准错误。
2. 错误处理与退出状态码
检查命令的退出状态码
执行Shell命令后，我们通常需要检查命令是否成功执行。可以通过returncode属性获取命令的退出状态码：
import subprocess result = subprocess.run(['ls', 'non_existent_file'], capture_output=True, text=True) if result.returncode == 0: print("命令执行成功") else: print(f"命令执行失败，返回码: {result.returncode}") print(result.stderr)
处理异常
为了更好地处理错误，我们可以使用subprocess.CalledProcessError异常：
import subprocess try: result = subprocess.run(['ls', 'non_existent_file'], capture_output=True, text=True, check=True) except subprocess.CalledProcessError as e: print(f"命令执行失败，返回码: {e.returncode}") print(e.stderr)
通过设置check=True参数，命令执行失败时会抛出CalledProcessError异常，我们可以捕获并处理该异常。
3. 处理复杂命令和管道
使用管道执行命令
有时我们需要执行复杂的Shell命令或使用管道来连接多个命令。subprocess模块允许我们创建管道并连接多个子进程：
import subprocess # 使用管道执行命令，并获取输出 p1 = subprocess.Popen(['cat', 'file.txt'], stdout=subprocess.PIPE) p2 = subprocess.Popen(['grep', 'pattern'], stdin=p1.stdout, stdout=subprocess.PIPE) p1.stdout.close() output = p2.communicate()[0].decode('utf-8') print(output)
在这个示例中，我们使用Popen类来执行cat file.txt | grep pattern命令，并获取匹配的结果。
处理复杂命令的标准输出和标准错误
我们还可以处理复杂命令的标准输出和标准错误：
import subprocess p1 = subprocess.Popen(['ls', '-l'], stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE) p2 = subprocess.Popen(['grep', 'pattern'], stdin=p1.stdout, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE) p1.stdout.close() stdout, stderr = p2.communicate() print("标准输出:") print(stdout.decode('utf-8')) print("标准错误:") print(stderr.decode('utf-8'))
通过这种方式，我们可以同时处理多个命令的输出和错误信息。
4. 高级功能与安全性
安全地执行命令
在执行Shell命令时，安全性是一个重要的考虑因素。特别是当命令包含用户输入时，必须注意：
import subprocess user_input = input("输入文件名: ") # 安全地执行命令，避免命令注入 command = ['ls', '-l', user_input] try: result = subprocess.run(command, capture_output=True, text=True, check=True) print(result.stdout) except subprocess.CalledProcessError as e: print(f"命令执行失败，返回码: {e.returncode}") print(e.stderr)
通过将命令和参数作为列表传递，我们可以避免Shell注入风险。
使用shlex模块解析命令
当需要解析复杂命令字符串时，可以使用shlex模块来安全地分割命令：
import subprocess import shlex command = "ls -l | grep pattern" args = shlex.split(command) try: result = subprocess.run(args, capture_output=True, text=True, shell=True, check=True) print(result.stdout) except subprocess.CalledProcessError as e: print(f"命令执行失败，返回码: {e.returncode}") print(e.stderr)
shlex.split()函数可以安全地解析命令字符串，并生成适当的参数列表。
5. 实际应用场景
系统管理
Python可以用于系统管理任务，如监控系统资源、管理文件和目录等。以下是一个示例，展示如何使用Python来监控系统磁盘使用情况：
import subprocess def check_disk_usage(): result = subprocess.run(['df', '-h'], capture_output=True, text=True) print("磁盘使用情况:") print(result.stdout) check_disk_usage()
数据处理
Python还可以用于数据处理任务，例如读取日志文件并过滤特定信息：
import subprocess def filter_logs(pattern): with open('logfile.txt', 'r') as logfile: p1 = subprocess.Popen(['grep', pattern], stdin=logfile, stdout=subprocess.PIPE) output = p1.communicate()[0].decode('utf-8') print(output) filter_logs('ERROR')
调用外部工具
在某些情况下，我们需要调用外部工具来完成特定任务，例如图像处理、视频转换等。以下是一个调用FFmpeg工具来转换视频格式的示例：
import subprocess def convert_video(input_file, output_file): command = ['ffmpeg', '-i', input_file, output_file] try: result = subprocess.run(command, capture_output=True, text=True, check=True) print(result.stdout) except subprocess.CalledProcessError as e: print(f"视频转换失败，返回码: {e.returncode}") print(e.stderr) convert_video('input.mp4', 'output.avi')
6. 总结
本文详细介绍了如何在Python中执行Shell命令并获取结果。从基本用法到高级功能，再到实际应用场景，我们涵盖了各种操作和最佳实践。通过使用subprocess模块，可以轻松地在Python程序中集成Shell命令，处理复杂的系统任务，并确保安全性。
