Linux 命令行参数解析整理

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原文：http://blog.youkuaiyun.com/bailyzheng/article/details/8048733

原文：http://blog.youkuaiyun.com/hcx25909/article/details/7388750

一·、linux 命令行约定：
     几乎所有的GNU/Linux程序都遵循一些命令行参数定义的约定。程序希望出现的参数可以分成两种：选

项（options or flags）、其他类型的的参数。Options修饰了程序运行的方式，其他类型的参数则提供了输

入（例如，输入文件的名称）。

     对于options类型参数可以有两种方式：
     1）短选项（short options）:顾名思义，就是短小参数。它们通常包含一个连字号和一个字母（大写

或小写字母）。例如：-s，-h等。
     2）长选项（long options）：长选项，包含了两个连字号和一些大小写字母组成的单词。例如，--

size，--help等。
     *注：一个程序通常会提供包括short options和long options两种参数形式的参数。

二、短参数， getopt()

在讨论参数处理之前，我们先明确两个概念：选项、选项参数
gcc -g -o test test.c
我们经常使用上面的命令来编译程序，这里g和o就是选项，其中test就是o的选项参数

下面我们来看一下getopt:

首先是函数声明：

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1. #include <unistd.h>  
2. extern char *optarg;  
3. extern int optind;  
4. extern int optopt;  
5. extern int opterr;  
6. extern int optreset;  
7. int getopt(int argc, char * const *argv, const char *optstring);  

直接看一个例子：

[plain]  view plain  copy

1. /* getopt.c */  
2. #include <unistd.h>  
3. #include <stdio.h>  
4. int main(int argc, char * argv[])  
5. {  
6.     int aflag=0, bflag=0, cflag=0;  
7.     int ch;  
8.     while ((ch = getopt(argc, argv, "ab:c")) != -1)  
9.     {  
10.         printf("optind: %d\n", optind);  
11.         switch (ch) {  
12.         case 'a':  
13.             printf("HAVE option: -a\n");  
14.             aflag = 1;  
15.             break;  
16.         case 'b':  
17.             printf("HAVE option: -b\n");  
18.             bflag = 1;  
19.             printf("The argument of -b is %s\n", optarg);  
20.             break;  
21.         case 'c':  
22.             printf("HAVE option: -c");  
23.             cflag = 1;  
24.             break;  
25.         case '?':  
26.             printf("Unknown option: %c\n",(char)optopt);  
27.             break;  
28.         }  
29.     }  
30. }  

通过上面的例子，大家应该可以照猫画虎，就可以在自己的程序中使用getopt函数了。

getopt()每调用一次返回一个选项。
argc 和 argv 很显然就是 main 函数的两个参数。
字符串 optstring 可以包含下列元素：单个字符，字符后面接一个冒号说明后面跟随一个选项参数，字符后面接两个冒号说明后面跟随一个可有可无的选项参数。例如，一个选项字符 "x" 表示选项 "-x" ，选项字符 "x:" 表示选项和其参数 "-x argument"，选项字符 "x::" 表示选项 x 的参数是可选的(“::” 是 GNU 增加的，不一定在所有的UNIX 系统下都可以使用)。
getopt()的返回后，如果有选项参数的话 optarg 指向选项参数，并且变量 optind 包含下一个 argv 参数作为对 getopt() 下一次调用的索引。变量 optopt 保存最后一个由 getopt() 返回的已知的选项。
当参数列已经到结尾时getopt()函数返回-1，当遇到一个未知的选项时 getopt 返回'?'。参数列中选项的解释可能会被'--'取消，由于它引起 getopt()给参数处理发送结束信号并返回-1。

很多时候，我们不希望输出任何错误信息，或更希望输出自己定义的错误信息。可以采用以下两种方法来更改getopt()函数的出错信息输出行为：
在调用getopt()之前，将opterr设置为0，这样就可以在getopt()函数发现错误的时候强制它不输出任何消息。
如果optstring参数的第一个字符是冒号，那么getopt()函数就会保持沉默，并根据错误情况返回不同字符，如下：
“无效选项” ―― getopt()返回'?'，并且optopt包含了无效选项字符（这是正常的行为）。
“缺少选项参数” ―― getopt()返回':'，如果optstring的第一个字符不是冒号，那么getopt()返回'?'，这会使得这种情况不能与无效选项的情况区分开。
例如optstring为:a:b::c，表示a带一个参数,b可选,c不带参数
如果输入d，“无效选项“，getopt返回'?'
如果输入的a忘记带参数，“缺少选项参数”，getopt应返':' ;如果不再optstring的第一个字符不是':'的话，那么将会把这个错当成"无效参数"，从而getopt返回'?'；从而无法区别错误类型。

三、长参数， getopt_long(), getopt_long_only()

    我敢说，几乎每个人在接触到一个新的命令的时候，第一件干的事情就是 cmd -h 或者是 cmd --help，-h我们都知道是使用getopt来实现的，那么--help是怎么实现的呢？那就是getopt_long了，它可以支持长参数。

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

       int getopt_long(int argc, char * const argv[],
                  const char *optstring,
                  const struct option *longopts, int *longindex);

说明：函数中的argc和argv通常直接从main()到两个参数传递而来。optsting是选项参数组成的字符串，如

果该字符串里任一字母后有冒号，那么这个选项就要求有参数。下一个参数是指向数组的指针，这个数组是

option结构数组，option结构称为长选项表，其声明如下：

 struct option {
              const char *name;
              int has_arg;
              int *flag;
              int val;
          };

结构中的元素解释如下：
const char *name：选项名，前面没有短横线。譬如"help"、"verbose"之类。
int has_arg：描述长选项是否有选项参数，如果有，是哪种类型的参数，其值见下表:
符号常量             数值            含义
no_argument            0            选项没有参数
required_argument      1            选项需要参数
optional_argument      2            选项参数是可选的
int *flag：
如果该指针为NULL，那么getopt_long返回val字段的值；
如果该指针不为NULL，那么会使得它所指向的结构填入val字段的值，同时getopt_long返回0
int val：
如果flag是NULL，那么val通常是个字符常量，如果短选项和长选项一致，那么该字符就应该与optstring中

出现的这个选项的参数相同；

最后一个参数：longindex参数一般赋为NULL即可；如果没有设置为NULL，那么它就指向一个变量，这个变量

会被赋值为寻找到的长选项在longopts中的索引值，这可以用于错误诊断。

注：GNU提供的getopt-long()和getopt-long-only()函数，其中，后者的长选项字串是以一个短横线开始的
，而非一对短横线。最后说说getopt_long_only函数，它与getopt_long函数使用相同的参数表，在功能上基本一致，只是getopt_long只将--name当作长参数，但getopt_long_only会将--name和-name两种选项都当作长参数来匹配。在getopt_long在遇到-name时，会拆解成-n -a -m -e到optstring中进行匹配，而getopt_long_only只在-name不能在longopts中匹配时才将其拆解成-n -a -m -e这样的参数到optstring中进行匹配。

四、 getopt_long()函数使用规则：

（1）使用前准备两种数据结构
    字符指针型变量
    该数据结构包括了所有要定义的短选项，每一个选项都只用单个字母表示。如果该选项需要参数（如，

需要文件路径等），则其后跟一个冒号。例如，三个短选项分别为‘-h’‘-o’‘-v’，其中-o需要参数，

其他两个不需要参数。那么，我们可以将数据结构定义成如下形式：
const char * const shor_options = “ho:v” ;

    struct option 类型数组
    该数据结构中的每个元素对应了一个长选项，并且每个元素是由四个域组成。通常情况下，可以按以下

规则使用。第一个元素，描述长选项的名称；第二个选项，代表该选项是否需要跟着参数，需要参数则为1，

反之为0；第三个选项，可以赋为NULL；第四个选项，是该长选项对应的短选项名称。另外，数据结构的最后

一个元素，要求所有域的内容均为0，即{NULL,0,NULL,0}。下面举例说明，还是按照短选项为‘-h’‘-o’

‘-v’的例子，该数据结构可以定义成如下形式：
const struct option long_options = {
{  “help”,      0,   NULL,   ‘h’  },
{  “output”,    1,   NULL,   ‘o’  },
{  “verbose”,   0,   NULL,   ‘v’  },
{  NULL,      0,    NULL,   0  }
};

（2）调用方法
     参照（1）准备的两个数据结构，则调用方式可为：
getopt_long( argc, argv, short_options, long_options, NULL);

（3）几种常见返回值
    (a)每次调用该函数，它都会分析一个选项，并且返回它的短选项，如果分析完毕，即已经没有选项了，

则会返回-1。
    (b)如果getopt_long()在分析选项时，遇到一个没有定义过的选项，则返回值为‘?’，此时，程序员可

以打印出所定义命令行的使用信息给用户。
    (c)当处理一个带参数的选项时，全局变量optarg会指向它的参数
    (d)当函数分析完所有参数时，全局变量optind（into argv）会指向第一个‘非选项’的位置

[cpp]  view plain  copy

 

1. #include <unistd.h>  
2. #include <stdlib.h>  
3. #include <stdio.h>  
4. #include <getopt.h>  
5.   
6. int  
7. main(int argc, char **argv)  
8. {  
9.    int opt;  
10.    int digit_optind = 0;  
11.    int option_index = 0;  
12.    char *optstring = "a:b:c:d";  
13.    static struct option long_options[] = {  
14.        {"reqarg", required_argument, NULL, 'r'},  
15.        {"noarg",  no_argument,       NULL, 'n'},  
16.        {"optarg", optional_argument, NULL, 'o'},  
17.        {0, 0, 0, 0}  
18.    };  
19.   
20.    while ( (opt = getopt_long(argc, argv, optstring, long_options, &option_index)) != -1)  
21.    {  
22.         printf("opt = %c\n", opt);  
23.         printf("optarg = %s\n", optarg);  
24.         printf("optind = %d\n", optind);  
25.         printf("argv[optind - 1] = %s\n",  argv[optind - 1]);  
26.         printf("option_index = %d\n", option_index);  
27.    }  
28.   
29.    return 0;  
30. }  

编译运行以上程序并运行，可以得到以下结果：

[plain]  view plain  copy

 

1. cashey@ubuntu:~/Desktop/getopt$ ./test_getopt_long -a 100 --reqarg 100 --nonarg  
2. opt = a  
3. optarg = 100  
4. optind = 3  
5. argv[optind - 1] = 100  
6. option_index = 0  
7. opt = r  
8. optarg = 100  
9. optind = 5  
10. argv[optind - 1] = 100  
11. option_index = 0  
12. ./test_getopt_long: unrecognized option '--nonarg'  
13. opt = ?  
14. optarg = (null)  
15. optind = 6  
16. argv[optind - 1] = --nonarg  
17. option_index = 0  

当所给的参数存在问题时，opt（即函数返回值是'?'），如：

[plain]  view plain  copy

 

1. cashey@ubuntu:~/Desktop/getopt$ ./test_getopt_long -a  
2. ./test_getopt_long: option requires an argument -- 'a'  
3. opt = ?  
4. optarg = (null)  
5. optind = 2  
6. argv[optind - 1] = -a  
7. option_index = 0  
8. cashey@ubuntu:~/Desktop/getopt$ ./test_getopt_long --reqarg  
9. ./test_getopt_long: option '--reqarg' requires an argument  
10. opt = ?  
11. optarg = (null)  
12. optind = 2  
13. argv[optind - 1] = --reqarg  

=== Questions ===
1、如何在getopt中指定可选参数
2、能否实现使用一个选项带多个参数，例如 scanner -i 1.1.1.1 2.2.2.2 3.3.3.3