掌握 Python 的 argparse：初學者綜合指南

介紹

Python 的 argparse 模組是用於建立使用者友善的命令列介面的強大工具。無論您是在開發簡單的腳本還是複雜的應用程序，了解如何有效地使用 argparse 都可以顯著提高程式的可用性。在這篇文章中，我將引導您了解掌握 argparse 所需了解的所有內容 - 從基本參數解析到高級功能和最佳實踐。

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什麼是argparse？

argparse 模組提供了一個簡單的方法來處理傳遞給 Python 腳本的命令列參數。它會自動產生幫助訊息，處理類型檢查，並可以處理可選參數和位置參數。

為什麼要使用argparse？

• 自動幫助訊息：使用者可以透過使用--help選項輕鬆了解如何執行您的程式。
• 類型檢查：您可以確保輸入有效（例如，您期望的整數）。
• 可讀的命令列介面：使您的腳本更加專業和用戶友好。

讓我們從基礎開始！

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設定 argparse

要開始使用 argparse，您首先需要匯入模組並建立一個 ArgumentParser 物件：

import argparse

parser = argparse.ArgumentParser(description="Demo script for argparse.")

此處的描述參數是可選的，有助於解釋腳本的用途。當使用者執行 --help 命令時它就會出現。

立場爭論

位置參數是 argparse 中最基本的參數類型。這些是必需的，並且必須以正確的順序出現在命令中。

parser.add_argument("name", help="Your name")
args = parser.parse_args()
print(f"Hello, {args.name}!")

執行腳本：

$ python script.py Alice
Hello, Alice!

如果您不提供名稱參數，argparse 會拋出錯誤：

$ python script.py
usage: script.py [-h] name
script.py: error: the following arguments are required: name

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可選參數

可選參數，顧名思義，不是強制性的。這些通常以一兩個破折號（- 或 --）開頭，以將它們與位置參數區分開來。

parser.add_argument("-g", "--greeting", help="Custom greeting message", default="Hello")
args = parser.parse_args()
print(f"{args.greeting}, {args.name}!")

執行腳本：

$ python script.py Alice --greeting Hi
Hi, Alice!

預設參數確保在使用者未提供選項時使用預設值：

$ python script.py Alice
Hello, Alice!

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參數類型

預設情況下，所有參數都被視為字串。但您可以指定您期望的參數類型。例如，如果您需要一個整數：

parser.add_argument("age", type=int, help="Your age")
args = parser.parse_args()
print(f"{args.name} is {args.age} years old.")

執行腳本：

$ python script.py Alice 25
Alice is 25 years old.

如果您提供了無效類型（例如，需要整數的字串），argparse 將自動顯示錯誤：

$ python script.py Alice twenty-five
usage: script.py [-h] name age
script.py: error: argument age: invalid int value: 'twenty-five'

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標誌參數（布林選項）

標誌參數對於啟用或停用某些功能很有用。它們不接受任何值，而是充當開關。使用 action="store_true" 選項建立一個標誌。

parser.add_argument("-v", "--verbose", action="store_true", help="Enable verbose mode")
args = parser.parse_args()

if args.verbose:
    print("Verbose mode is on.")

執行腳本：

$ python script.py Alice -v
Verbose mode is on.

如果您不提供標誌，則使用預設值 False：

$ python script.py Alice

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短選項名稱與長選項名稱

argparse 允許您為相同參數定義短選項名稱和長選項名稱。例如：

parser.add_argument("-g", "--greeting", help="Custom greeting message")

您可以使用短版本 (-g) 或長版本 (--greeting)：

$ python script.py Alice -g Hi
Hi, Alice!

$ python script.py Alice --greeting Hi
Hi, Alice!

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預設值

在某些情況下，您可能想要為可選參數定義預設值。這可以確保即使缺少參數，您的程式也能正確運作。

parser.add_argument("-g", "--greeting", default="Hello", help="Greeting message")
args = parser.parse_args()
print(f"{args.greeting}, {args.name}!")

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處理多個值

您也可以使用 nargs 指定接受多個值的參數。例如，要接受多個檔案名稱：

parser.add_argument("files", nargs="+", help="List of file names")
args = parser.parse_args()
print(f"Files to process: {args.files}")

執行腳本：

$ python script.py file1.txt file2.txt file3.txt
Files to process: ['file1.txt', 'file2.txt', 'file3.txt']

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限制選擇

您可以使用選項選項限制參數的可能值：

parser.add_argument("--format", choices=["json", "xml"], help="Output format")
args = parser.parse_args()
print(f"Output format: {args.format}")

執行腳本：

$ python script.py Alice --format json
Output format: json

如果使用者提供了無效的選擇，argparse 會拋出錯誤：

$ python script.py Alice --format csv
usage: script.py [-h] [--format {json,xml}] name
script.py: error: argument --format: invalid choice: 'csv' (choose from 'json', 'xml')

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結合位置參數與選用參數

您可以在同一腳本中混合和匹配位置參數和可選參數。

parser.add_argument("name", help="Your name")
parser.add_argument("--greeting", help="Custom greeting", default="Hello")
parser.add_argument("--verbose", action="store_true", help="Enable verbose output")

args = parser.parse_args()

if args.verbose:
    print(f"Running in verbose mode...")

print(f"{args.greeting}, {args.name}!")

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產生幫助訊息

argparse 的最大優勢之一是其內建的幫助訊息產生器。當使用者使用 -h 或 --help 標誌來執行您的腳本時，argparse 將自動顯示參數及其描述。

$ python script.py -h
usage: script.py [-h] [--greeting GREETING] [--verbose] name

Demo script for argparse.

positional arguments:
  name             Your name

optional arguments:
  -h, --help       show this help message and exit
  --greeting GREETING
                   Custom greeting
  --verbose        Enable verbose output

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Subparsers: Handling Multiple Commands

If your script has multiple subcommands (e.g., git commit, git push), you can use subparsers to handle them.

parser = argparse.ArgumentParser(description="Git-like command-line tool")
subparsers = parser.add_subparsers(dest="command")

# Add "commit" subcommand
commit_parser = subparsers.add_parser("commit", help="Record changes to the repository")
commit_parser.add_argument("-m", "--message", help="Commit message", required=True)

# Add "push" subcommand
push_parser = subparsers.add_parser("push", help="Update remote refs")

args = parser.parse_args()

if args.command == "commit":
    print(f"Committing changes with message: {args.message}")
elif args.command == "push":
    print("Pushing changes to remote repository.")

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Best Practices

Here are some best practices to consider when using argparse:

1. Always provide a help message: Use the help argument in add_argument to describe what each option does.
2. Use sensible defaults: Provide default values where appropriate to ensure smooth execution without requiring all arguments.
3. Validate inputs: Use choices and type to ensure that users provide valid inputs.
4. Keep it simple: Try not to overload your script with too many arguments unless absolutely necessary.
5. Structure your commands: For complex tools, use subparsers to separate different commands logically.

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Conclusion

The argparse module is essential for writing professional, user-friendly Python scripts. By leveraging its features like positional and optional arguments, type checking, and subparsers, you can create intuitive and powerful command-line interfaces.

Next time you're building a Python script, consider using argparse to make it more flexible and accessible. Happy coding!

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