使用 getopt() 进行命令行处理

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使用 getopt() 进行命令行处理 时间：2015/6/28来源：绿色软件之家作者：网管联盟我要评论(0)

　　引言

　　在早期的 UNIX? 中，其命令行环境（当时的唯一用户界面）包含着数十种小的文本处理工具。这些工具非常小，通常可很好地完成一项工作。这些工具通过较长的命令管道链接在一起，前面的程序将其输出传递给下一个程序以作为输入，整个过程由各种命令行选项和参数加以控制。

　　正是 UNIX 的这方面的特征使其成为了极为强大的处理基于本文的数据的环境，而这也是其在公司环境中的最初用途之一。在命令管道的一端输入一些文本，然后在另一端检索经过处理的输出。

　　命令行选项和参数控制 UNIX 程序，告知它们如何动作。作为开发人员，您要负责从传递给您程序的 main() 函数的命令行发现用户的意图。本文将演示如何使用标准 getopt() 和 getopt_long() 函数来简化命令行处理工作，并讨论了一项用于跟踪命令行选项的技术。

　　开始之前

　　本文包含的示例代码（请参见下载）是使用 C 开发工具（C Development Tooling，CDT）在 eclipse 3.1 中编写的；getopt_demo 和 getopt_long_demo 项目是 Managed Make 项目，均使用 CDT 的程序生成规则构建。在项目中没有包含 Makefile，如果需要在 Eclipse 外编译代码，可以自己方便地生成一个。

　　如果尚未尝试过 Eclipse（请参阅参考资料），真的应该尝试一下——这是一个优秀的集成开发环境（integrated development environment，IDE），其每个新版本都有较大的提升。这是来自"强硬派" EMACS 和 Makefile 开发人员的作品。

　　命令行

　　在编写新程序时，首先遇到的障碍之一就是如何处理控制其行为的命令行参数。这包括从命令行传递给您程序的 main() 函数的一个整数计数（通常名为 argc）和一个指向字符串的指针数组（通常名为 argv）.可以采用两种实质一样的方式声明标注 main() 函数，如清单 1 中所示。

　　清单 1. 声明 main() 函数的两种方式

　　int main( int argc, char *argv[] );int main( int argc, char **argv );

　　第一种方式使用的是指向 char 指针数组，现在似乎很流行这种方式，比第二种方式（其指针指向多个指向 char 的指针）略微清楚一些。由于某些原因，我使用第二种方式的时间更多一些，这可能源于我在高中时艰难学习 C 指针的经历。对于所有的用途和目的，这两种方法都是一样的，因此可以使用其中您自己最喜欢的方式。

　　当 C 运行时库的程序启动代码调用您的 main() 时，已经对命令行进行了处理。argc 参数包含参数的计数值，而 argv 包含指向这些参数的指针数组。对于 C 运行时库，arguments 是程序的名称，程序名后的任何内容都应该使用空格加以分隔。

　　例如，如果使用参数 -v bar www.ibm.com 运行一个名为 foo 程序，您的 argc 将设置为 4，argv 的设置情况将如清单 2 中所示。

　　清单 2. argv 的内容

　　argv[0] - fooargv[1] - -vargv[2] - barargv[3] - www.ibm.com

　　一个程序仅有一组命令行参数，因此我要将此信息存储在记录选项和设置的全局结构中。对程序有意义的要跟踪的任何内容都可以记录到此结构中，我将使用结构来帮助减少全局变量的数量。正如我在网络服务设计文章（请参阅参考资料）所提到的，全局变量非常不适合用于线程化编程中，因此要谨慎使用。

　　示例代码将演示一个假想的 doc2html 程序的命令行处理。该 doc2html 程序将某种类型的文档转换为 HTML，具体由用户指定的命令行选项控制。它支持以下选项：

　　-I——不创建关键字索引。

　　-l lang——转换为使用语言代码 lang 指定的语言。

　　-o outfile.html——将经过转换的文档写入到 outfile.html，而不是打印到标准输出。

　　-v——进行转换时提供详细信息；可以多次指定，以提高诊断级别。

　　将使用其他文件名称来作为输入文档。

　　您还将支持 -h 和 -?，以打印帮助消息来提示各个选项的用途。

　　简单命令行处理： getopt()

　　getopt() 函数位于 unistd.h 系统头文件中，其原型如清单 3 中所示：

　　清单 3. getopt() 原型

　　int getopt( int argc, char *const argv[], const char *optstring );

　　给定了命令参数的数量 (argc)、指向这些参数的数组 (argv) 和选项字符串 (optstring) 后，getopt() 将返回第一个选项，并设置一些全局变量。使用相同的参数再次调用该函数时，它将返回下一个选项，并设置相应的全局变量。如果不再有识别到的选项，将返回 -1，此任务就完成了。

　　getopt() 所设置的全局变量包括：

　　optarg——指向当前选项参数（如果有）的指针。

　　optind——再次调用 getopt() 时的下一个 argv 指针的索引。

　　optopt——最后一个已知选项。

　　对于每个选项，选项字符串 (optstring) 中都包含一个对应的字符。具有参数的选项（如示例中的 -l 和 -o 选项）后面跟有一个 : 字符。示例所使用的 optstring 为 Il:o:vh?（前面提到，还要支持最后两个用于打印程序的使用方法消息的选项）。

　　可以重复调用 getopt()，直到其返回 -1 为止；任何剩下的命令行参数通常视为文件名或程序相应的其他内容。

　　getopt() 的使用

　　让我们对 getopt_demo 项目的代码进行一下深入分析；为了方便起见，我在此处将此代码拆分为多个部分，但您可以在可下载源代码部分获得完整的代码（请参见下载）。

　　在清单 4 中，可以看到系统演示程序所使用的系统头文件；标准 stdio.h 提供标准 I/O 函数原型，stdlib.h 提供 EXIT_SUCCESS 和EXIT_FAILURE，unistd.h 提供 getopt()。

　　清单 4. 系统头文件

　　#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>

　　清单 5 显示了我所创建的 globalArgs 结构，用于以合理的方式存储命令行选项。由于这是个全局变量，程序中任何位置的代码都可以访问这些变量，以确定是否创建关键字索引、生成何种语言等等事项。最好让 main() 函数外的代码将此结构视为一个常量、只读存储区，因为程序的任何部分都可以依赖于其内容。

　　每个命令行选择都有一个对应的选项，而其他变量用于存储输出文件名、指向输入文件列表的指针和输入文件数量。

　　清单 5. 全局参数存储和选项字符串

　　struct globalArgs_t { int noIndex; /* -I option */ char *langCode; /* -l option */ const char *outFileName; /* -o option */ FILE *outFile; int verbosity; /* -v option */ char **inputFiles; /* input files */ int numInputFiles; /* # of input files */} globalArgs;static const char *optString = "Il:o:vh?";

　　选项字符串 optString 告知 getopt() 可以处理哪个选项以及哪个选项需要参数。如果在处期间遇到了其他选项，getopt() 将显示一个错误消息，程序将在显示了使用方法消息后退出。

#p#副标题#e#

　　下面的清单 6 包含一些从 main() 引用的用法消息函数和文档转换函数的小存根。可以对这些存根进行自由更改，以用于更为有用的目的。

　　清单 6. 存根

　　void display_usage( void ){ puts( "doc2html - convert documents to HTML" ); /* ... */ exit( EXIT_FAILURE );}void convert_document( void ){ /* ... */}

　　最后，如清单 7 中所示，在 main() 函数中使用此结构。和优秀的开发人员一样，您需要首先初始化 globalArgs 结构，然后才开始处理命令行参数。在您的程序中，可以借此设置在一定情况下合理的缺省值，以便在以后有更合适的缺省值时更方便地对其进行调整。

　　清单 7. 初始化

　　int main( int argc, char *argv[] ){ int opt = 0; /* Initialize globalArgs before we get to work. */ globalArgs.noIndex = 0; /* false */ globalArgs.langCode = NULL; globalArgs.outFileName = NULL; globalArgs.outFile = NULL; globalArgs.verbosity = 0; globalArgs.inputFiles = NULL; globalArgs.numInputFiles = 0;

　　清单 8 中的 while 循环和 switch 语句是用于本程序的命令行处理的代码部分。只要 getopt() 发现选项，switch 语句将确定找到的是哪个选项，将能在 globalArgs 结构中看到具体情况。当 getopt() 最终返回 -1 时，就完成了选项处理过程，剩下的都是您的输入文件了。

　　清单 8. 使用 getopt() 处理 argc/argv

　　opt = getopt( argc, argv, opt

关键词标签：UNIX,getopt

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