Python 命令行之旅:深入 click 之选项篇

作者：HelloGitHub-Prodesire

涉及的示例代码，已同步更新到 HelloGitHub-Team 仓库[1]

一、前言

在上一篇文章中，我们介绍了 click 中的“参数”，本文将继续深入了解 click，着重讲解它的“选项”。

本系列文章默认使用 Python 3 作为解释器进行讲解。
若你仍在使用 Python 2，请注意两者之间语法和库的使用差异哦~

二、选项

通过 click.option 可以给命令增加选项，并通过配置函数的参数来配置不同功能的选项。

2.1 给选项命名

click.option 中的命令规则可参考参数名称[2]。它接受的前两个参数为长、短选项（顺序随意），其中：

• 长选项以 “--” 开头，比如 “--string-to-echo”
• 短选项以 “-” 开头，比如 “-s”

第三个参数为选项参数的名称，如果不指定，将会使用长选项的下划线形式名称：

@click.command()
@click.option('-s', '--string-to-echo')
def echo(string_to_echo):
 click.echo(string_to_echo)

显示指定为 string

@click.command()
@click.option('-s', '--string-to-echo', 'string')
def echo(string):
 click.echo(string)

2.2 基本值选项

值选项是非常常用的选项，它接受一个值。如果在命令行中提供了值选项，则需要提供对应的值；反之则使用默认值。若没在 click.option 中指定默认值，则默认值为 None，且该选项的类型为 STRING[3]；反之，则选项类型为默认值的类型。

比如，提供默认值为 1，则选项类型为 INT[4]：

@click.command()
@click.option('--n', default=1)
def dots(n):
 click.echo('.' * n)

如果要求选项为必填，则可指定 click.option 的 required=True：

@click.command()
@click.option('--n', required=True, type=int)
def dots(n):
 click.echo('.' * n)

如果选项名称和 Python 中的关键字冲突，则可以显式的指定选项名称。比如将 --from 的名称设置为 from_：

@click.command()
@click.option('--from', '-f', 'from_')
@click.option('--to', '-t')
def reserved_param_name(from_, to):
 click.echo(f'from {from_} to {to}')

如果要在帮助中显式默认值，则可指定 click.option 的 show_default=True：

@click.command()
@click.option('--n', default=1, show_default=True)
def dots(n):
 click.echo('.' * n)

在命令行中调用则有：

$ dots --help
Usage: dots [OPTIONS]

Options:
 --n INTEGER [default: 1]
 --help Show this message and exit.

2.3 多值选项

有时，我们会希望命令行中一个选项能接收多个值，通过指定 click.option 中的 nargs 参数（必须是大于等于 0）。这样，接收的多值选项就会变成一个元组。

比如，在下面的示例中，当通过 --pos 指定多个值时，pos 变量就是一个元组，里面的每个元素是一个 float：

@click.command()
@click.option('--pos', nargs=2, type=float)
def findme(pos):
 click.echo(pos)

在命令行中调用则有：

$ findme --pos 2.0 3.0
(1.0, 2.0)

有时，通过同一选项指定的多个值得类型可能不同，这个时候可以指定 click.option 中的 type=(类型1, 类型2, ...) 来实现。而由于元组的长度同时表示了值的数量，所以就无须指定 nargs 参数。

@click.command()
@click.option('--item', type=(str, int))
def putitem(item):
 click.echo('name=%s id=%d' % item)

在命令行中调用则有：

$ putitem --item peter 1338
name=peter id=1338

2.4 多选项

不同于多值选项是通过一个选项指定多个值，多选项则是使用多个相同选项分别指定值，通过 click.option 中的 multiple=True 来实现。

当我们定义如下多选项：

@click.command()
@click.option('--message', '-m', multiple=True)
def commit(message):
 click.echo('\n'.join(message))

便可以指定任意数量个选项来指定值，获取到的 message 是一个元组：

$ commit -m foo -m bar --message baz
foo
bar
baz

2.5 计值选项

有时我们可能需要获得选项的数量，那么可以指定 click.option 中的 count=True 来实现。

最常见的使用场景就是指定多个 --verbose 或 -v 选项来表示输出内容的详细程度。

@click.command()
@click.option('-v', '--verbose', count=True)
def log(verbose):
 click.echo(f'Verbosity: {verbose}')

在命令行中调用则有：

$ log -vvv
Verbosity: 3

通过上面的例子，verbose 就是数字，表示 -v 选项的数量，由此可以进一步使用该值来控制日志的详细程度。

2.6 布尔选项

布尔选项用来表示真或假，它有多种实现方式：

• 通过 click.option 的 is_flag=True 参数来实现：

import sys

@click.command()
@click.option('--shout', is_flag=True)
def info(shout):
 rv = sys.platform
 if shout:
 rv = rv.upper() + '!!!!111'
 click.echo(rv)

在命令行中调用则有：

$ info --shout
LINUX!!!!111

• 通过在 click.option 的选项定义中使用 / 分隔表示真假两个选项来实现：

import sys

@click.command()
@click.option('--shout/--no-shout', default=False)
def info(shout):
 rv = sys.platform
 if shout:
 rv = rv.upper() + '!!!!111'
 click.echo(rv)

在命令行中调用则有：

$ info --shout
LINUX!!!!111
$ info --no-shout
linux

在 Windows 中，一个选项可以以 / 开头，这样就会真假选项的分隔符冲突了，这个时候可以使用 ; 进行分隔：

@click.command()
@click.option('/debug;/no-debug')
def log(debug):
 click.echo(f'debug={debug}')

if __name__ == '__main__':
 log()

在 cmd 中调用则有：

> log /debug
debug=True

2.7 特性切换选项

所谓特性切换就是切换同一个操作对象的不同特性，比如指定 --upper 就让输出大写，指定 --lower 就让输出小写。这么来看，布尔值其实是特性切换的一个特例。

要实现特性切换选项，需要让多个选项都有相同的参数名称，并且定义它们的标记值 flag_value：

import sys

@click.command()
@click.option('--upper', 'transformation', flag_value='upper',
 default=True)
@click.option('--lower', 'transformation', flag_value='lower')
def info(transformation):
 click.echo(getattr(sys.platform, transformation)())

在命令行中调用则有：

$ info --upper
LINUX
$ info --lower
linux
$ info
LINUX

在上面的示例中，--upper 和 --lower 都有相同的参数值 transformation：

• 当指定 --upper 时，transformation 就是 --upper 选项的标记值 upper
• 当指定 --lower 时，transformation 就是 --lower 选项的标记值 lower

进而就可以做进一步的业务逻辑处理。

2.8 选择项选项

选择项选项 和 上篇文章中介绍的 选择项参数 类似，只不过是限定选项内容，依旧是通过 type=click.Choice 实现。此外，case_sensitive=False 还可以忽略选项内容的大小写。

@click.command()
@click.option('--hash-type',
 type=click.Choice(['MD5', 'SHA1'], case_sensitive=False))
def digest(hash_type):
 click.echo(hash_type)

在命令行中调用则有：

$ digest --hash-type=MD5
MD5

$ digest --hash-type=md5
MD5

$ digest --hash-type=foo
Usage: digest [OPTIONS]
Try "digest --help" for help.

Error: Invalid value for "--hash-type": invalid choice: foo. (choose from MD5, SHA1)

$ digest --help
Usage: digest [OPTIONS]

Options:
 --hash-type [MD5|SHA1]
 --help Show this message and exit.

2.9 提示选项

顾名思义，当提供了选项却没有提供对应的值时，会提示用户输入值。这种交互式的方式会让命令行变得更加友好。通过指定 click.option 中的 prompt 可以实现。

• 当 prompt=True 时，提示内容为选项的参数名称

@click.command()
@click.option('--name', prompt=True)
def hello(name):
 click.echo(f'Hello {name}!')

在命令行调用则有：

$ hello --name=John
Hello John!
$ hello
Name: John
Hello John!

• 当 prompt='Your name please' 时，提示内容为指定内容

@click.command()
@click.option('--name', prompt='Your name please')
def hello(name):
 click.echo(f'Hello {name}!')

在命令行中调用则有：

$ hello
Your name please: John
Hello John!

基于提示选项，我们还可以指定 hide_input=True 来隐藏输入，confirmation_prompt=True 来让用户进行二次输入，这非常适合输入密码的场景。

@click.command()
@click.option('--password', prompt=True, hide_input=True,
 confirmation_prompt=True)
def encrypt(password):
 click.echo(f'Encrypting password to {password.encode("rot13")}')

当然，也可以直接使用 click.password_option：

@click.command()
@click.password_option()
def encrypt(password):
 click.echo(f'Encrypting password to {password.encode("rot13")}')

我们还可以给提示选项设置默认值，通过 default 参数进行设置，如果被设置为函数，则可以实现动态默认值。

@click.command()
@click.option('--username', prompt=True,
 default=lambda: os.environ.get('USER', ''))
def hello(username):
 print("Hello,", username)

详情请阅读 Dynamic Defaults for Prompts[5]。

2.10 范围选项

如果希望选项的值在某个范围内，就可以使用范围选项，通过指定 type=click.IntRange 来实现。它有两种模式：

• 默认模式（非强制模式），如果值不在区间范围内将会引发一个错误。如 type=click.IntRange(0, 10) 表示范围是 [0, 10]，超过该范围报错
• 强制模式，如果值不在区间范围内，将会强制选取一个区间临近值。如 click.IntRange(0, None, clamp=True) 表示范围是 [0, +∞)，小于 0 则取 0，大于 20 则取 20。其中 None 表示没有限制

@click.command()
@click.option('--count', type=click.IntRange(0, None, clamp=True))
@click.option('--digit', type=click.IntRange(0, 10))
def repeat(count, digit):
 click.echo(str(digit) * count)

if __name__ == '__main__':
 repeat()

在命令行中调用则有：

$ repeat --count=1000 --digit=5
55555555555555555555
$ repeat --count=1000 --digit=12
Usage: repeat [OPTIONS]

Error: Invalid value for "--digit": 12 is not in the valid range of 0 to 10.

2.11 回调和优先

回调通过 click.option 中的 callback 可以指定选项的回调，它会在该选项被解析后调用。回调函数的签名如下：

def callback(ctx, param, value):
 pass

其中：

• ctx 是命令的上下文 click.Context[6]
• param 为选项变量 click.Option[7]
• value 为选项的值

使用回调函数可以完成额外的参数校验逻辑。比如，通过 --rolls 的选项来指定摇骰子的方式，内容为“{N}d{M}”，表示 M 面的骰子摇 N 次，N 和 M 都是数字。在真正的处理 rolls 前，我们需要通过回调函数来校验它的格式：

def validate_rolls(ctx, param, value):
 try:
 rolls, dice = map(int, value.split('d', 2))
 return (dice, rolls)
 except ValueError:
 raise click.BadParameter('rolls need to be in format NdM')

@click.command()
@click.option('--rolls', callback=validate_rolls, default='1d6')
def roll(rolls):
 click.echo('Rolling a %d-sided dice %d time(s)' % rolls)

这样，当我们输入错误格式时，变会校验不通过：

$ roll --rolls=42
Usage: roll [OPTIONS]

Error: Invalid value for "--rolls": rolls need to be in format NdM

输入正确格式时，则正常输出信息：

$ roll --rolls=2d12
Rolling a 12-sided dice 2 time(s)

优先通过 click.option 中的 is_eager 可以让该选项成为优先选项，这意味着它会先于所有选项处理。

利用回调和优先选项，我们就可以很好地实现 --version 选项。不论命令行中写了多少选项和参数，只要包含了 --version，我们就希望它打印版本就退出，而不执行其他选项的逻辑，那么就需要让它成为优先选项，并且在回调函数中打印版本。

此外，在 click 中每个选项都对应到命令处理函数的同名参数，如果不想把该选项传递到处理函数中，则需要指定 expose_value=True，于是有：

def print_version(ctx, param, value):
 if not value or ctx.resilient_parsing:
 return
 click.echo('Version 1.0')
 ctx.exit()

@click.command()
@click.option('--version', is_flag=True, callback=print_version,
 expose_value=False, is_eager=True)
def hello():
 click.echo('Hello World!')

当然 click 提供了便捷的 click.version_option 来实现 --version：

@click.command()
@click.version_option(version='0.1.0')
def hello():
 pass

2.12 Yes 选项

基于前面的学习，我们可以实现 Yes 选项，也就是对于某些操作，不提供 --yes 则进行二次确认，提供了则直接操作：

def abort_if_false(ctx, param, value):
 if not value:
 ctx.abort()

@click.command()
@click.option('--yes', is_flag=True, callback=abort_if_false,
 expose_value=False,
 prompt='Are you sure you want to drop the db?')
def dropdb():
 click.echo('Dropped all tables!')

当然 click 提供了便捷的 click.confirmation_option 来实现 Yes 选项：

@click.command()
@click.confirmation_option(prompt='Are you sure you want to drop the db?')
def dropdb():
 click.echo('Dropped all tables!')

在命令行中调用则有：

$ dropdb
Are you sure you want to drop the db? [y/N]: n
Aborted!
$ dropdb --yes
Dropped all tables!

2.11 其他增强功能

click 支持从环境中读取选项的值，这是 argparse 所不支持的，可参阅官方文档的 Values from Environment Variables[8] 和 Multiple Values from Environment Values[9]。

click 支持指定选项前缀，你可以不使用 - 作为选项前缀，还可使用 + 或 /，当然在一般情况下并不建议这么做。详情参阅官方文档的 Other Prefix Characters[10]

三、总结

可以看出，click 对命令行选项的支持非常丰富和强大，除了支持 argarse 所支持的所有选项类型外，还提供了诸如 计值选项、特性切换选项、提示选项 等更丰富的选项类型。此外，还提供了从环境中读变量等方便易用的增强功能。简直就是开发命令行程序的利器。

在下篇文章中，我们着重介绍下 click 的命令和组，这可是实现它的重要特性（任意嵌套命令）的方式。

参考资料

[1]HelloGitHub-Team 仓库: https://github.com/HelloGitHub-Team/Article

[2]参数名称: https://click.palletsprojects.com/en/7.x/parameters/#parameter-names

[3]STRING: https://click.palletsprojects.com/en/7.x/api/#click.STRING

[4]INT: https://click.palletsprojects.com/en/7.x/api/#click.INT

[5]Dynamic Defaults for Prompts: https://click.palletsprojects.com/en/7.x/options/#dynamic-defaults-for-prompts

[6]click.Context: https://click.palletsprojects.com/en/7.x/api/#click.Context

[7]click.Option: https://click.palletsprojects.com/en/7.x/api/#click.Option

[8]Values from Environment Variables: https://click.palletsprojects.com/en/7.x/options/#values-from-environment-variables

[9]Multiple Values from Environment Values: https://click.palletsprojects.com/en/7.x/options/#multiple-values-from-environment-values

[10]Other Prefix Characters: https://click.palletsprojects.com/en/7.x/options/#other-prefix-characters

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