在许多场景中，我们需要从Python脚本中执行Shell命令，以便利用系统的功能或现有的命令行工具。Python提供了多种方法来执行Shell命令并获取其输出。本文将详细介绍这些方法，并提供一些实用的代码示例。
一、使用os.system
os.system是执行Shell命令的最简单方式之一。它会在子Shell中运行命令，但不会捕获输出结果。适用于只需要执行命令而不关心输出的场景。
import os
command = "ls -l"
ret = os.system(command)
print(f"Command executed with return code: {ret}")尽管简单，os.system有很大的局限性，因为它无法捕获命令的输出。
二、使用subprocess模块
subprocess模块是执行Shell命令的推荐方式，具有更强大的功能和灵活性。它允许我们捕获命令的标准输出、标准错误，并对命令执行进行更细粒度的控制。
1. subprocess.run
subprocess.run是Python 3.5引入的一个高级接口，用于运行命令并等待其完成。它返回一个CompletedProcess对象，包含命令的返回码、输出和错误信息。
import subprocess
command = ["ls", "-l"]
result = subprocess.run(command, capture_output=True, text=True)
print(f"Return code: {result.returncode}")
print(f"Standard output: {result.stdout}")
print(f"Standard error: {result.stderr}")在这个示例中，我们使用capture_output=True捕获命令的输出，并通过text=True将字节流转换为字符串。
2. subprocess.Popen
subprocess.Popen提供了更底层的接口，适用于需要更复杂的交互或并发执行命令的场景。
import subprocess
command = ["ls", "-l"]
process = subprocess.Popen(command, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, text=True)
stdout, stderr = process.communicate()
print(f"Standard output: {stdout}")
print(f"Standard error: {stderr}")subprocess.Popen允许我们在命令执行过程中与其进行交互，并且可以在不阻塞主线程的情况下执行命令。
三、处理Shell命令的错误
在执行Shell命令时，处理可能发生的错误是非常重要的。我们可以通过检查命令的返回码以及捕获标准错误输出来处理这些错误。
import subprocess
command = ["ls", "-l", "/nonexistent"]
result = subprocess.run(command, capture_output=True, text=True)
if result.returncode != 0:
print(f"Error: Command failed with return code {result.returncode}")
print(f"Standard error: {result.stderr}")
else:
print(f"Standard output: {result.stdout}")四、在子进程中传递输入
有时我们需要向子进程传递输入，可以使用subprocess.run或subprocess.Popen的input参数。
import subprocess
command = ["grep", "hello"]
input_text = "hello world\nhello python\nhi there"
result = subprocess.run(command, input=input_text, capture_output=True, text=True)
print(f"Standard output: {result.stdout}")五、执行带有环境变量的Shell命令
有时我们需要在特定的环境变量下执行命令，可以通过env参数传递环境变量。
import subprocess
import os
command = ["printenv", "MY_VAR"]
my_env = os.environ.copy()
my_env["MY_VAR"] = "Hello World"
result = subprocess.run(command, capture_output=True, text=True, env=my_env)
print(f"Standard output: {result.stdout}")六、超时控制
在某些情况下，命令可能会长时间运行。我们可以通过timeout参数设置超时时间，避免脚本挂起。
import subprocess
command = ["sleep", "10"]
try:
result = subprocess.run(command, capture_output=True, text=True, timeout=5)
except subprocess.TimeoutExpired:
print("Command timed out")七、异步执行Shell命令
使用asyncio模块，我们可以异步执行Shell命令，从而更有效地管理并发任务。
import asyncio
async def run_command(command):
process = await asyncio.create_subprocess_exec(
*command,
stdout=asyncio.subprocess.PIPE,
stderr=asyncio.subprocess.PIPE
)
stdout, stderr = await process.communicate()
return process.returncode, stdout.decode(), stderr.decode()
async def main():
command = ["ls", "-l"]
returncode, stdout, stderr = await run_command(command)
print(f"Return code: {returncode}")
print(f"Standard output: {stdout}")
print(f"Standard error: {stderr}")
asyncio.run(main())总结
本文详细介绍了如何在Python中执行Shell命令并获取其结果。通过使用os.system、subprocess.run、subprocess.Popen以及asyncio，我们可以在不同的场景中灵活地执行Shell命令并处理其输出。同时，处理Shell命令的错误、传递输入、设置环境变量和控制超时等技巧有助于提升脚本的健壮性和可维护性。希望本文内容对大家有所帮助，并能在实际开发中提供参考。
