Python 中常用的标准库系列之 sys 模块

上节课我们学习了 Python 中的 OS 标准库 ，这节课我们来学习下另外一个 标准库 sys。

1. sys.exit(code)

sys.exit(code) 的功能是退出程序：

• 参数 code，退出代码，通常 0 代表正常退出，其它值代码异常退出
• 返回值，无

演示 sys.exit(code) 的例子如下：

import sys

print('hello')
sys.exit(0)
print('world')

• 在第 3 行，打印 hello
• 在第 4 行，退出程序
• 在第 5 行，打印 world
  • 已经执行 sys.exit(0) 退出了程序，不会执行该行代码

运行程序：

C:\> python exit.py
hello
C:\>

可以看到，程序打印 hello 后即退出了。

2. sys.argv

2.1 命令行参数

在 windows 和 linux 中，操作系统提供了命令行的控制方式，用户输入命令完成任务。例如，建立一个目录，输入如下命令：

C:\> mkdir test

这条命令创建了一个名称为 test 的目录，字符串 ‘mkdir’ 和字符串 ‘test’ 被称为命令行参数。

2.2 Python 程序的命令行参数

Python 将命令行参数保存在 sys 模块中的 argv 变量中：

• sys.argv 是一个数组
• 数组中存储的是字符串

在命令行模式下，使用 python 解释器执行程序 program.py：

C:\> python program.py argument

则命令行参数 sys.argv 等于 [‘program.py’, ‘argument’]，注意：

• 输入的命令行由 3 个单词构成，但是命令行参数不包括 ‘python’
• 命令行参数包括 python 程序文件名，即 ‘program.py’

2.3 例子：回显所有的参数

编写程序 echo.py，程序显示所有的参数：

import sys

for arg in sys.argv:
    print(arg)

程序遍历数组 sys.argv，打印数组中的参数。在命令行中运行程序:

C:\> python echo.py a b c
echo.py
a
b
c

sys.argv 包括 4 个参数：‘echo.py’、‘a’、‘b’、‘c’

2.4 例子：命令行计算器

编写程序 calc.py，对命令行输入的表达式进行计算，例如：

C:\> python calc.py 1 + 1
2
C:\> python calc.py 2 - 1
2

• 在第 1 行，计算 1 + 1 的结果
• 在第 3 行，计算 2 - 1 的结果

注意：数字和运算符之间必须要有空格

• 正确的输入：python calc.py 1 + 1
• 错误的输入：python calc.py 1+1

程序 calc.py 的代码如下：

import sys

if len(sys.argv) != 4:
    print('Usage: python calc.py operand [+|-] operand')
    sys.exit(0)

left = sys.argv[1]
operator = sys.argv[2]
right = sys.argv[3]

if operator == '+':
    print(int(left) + int(right))

if operator == '-':
    print(int(left) - int(right))

• 在第 3 行，检查命令行参数个数，正常情况下是 4 个参数
  • 参数 0 是 ‘calc.py’
  • 参数 1 是左边的操作数
  • 参数 2 是操作符
  • 参数 3 是右边的操作数
• 在第 7 行到第 9 行，获取左边的操作数、操作符、右边的操作数
• 在第 11 行，求和
  • 注意，命令行参数是字符串，需要使用函数 int(string) 转换为整数
• 在第 14 行，相减
  • 注意，命令行参数是字符串，需要使用函数 int(string) 转换为整数

3. 标准输入、标准输出、标准出错

3.1 概述

Python 程序将键盘抽象成一个可读的文件，从键盘读取用户输入，类似于从文件中读取数据；Python 程序将屏幕抽象成一个可写的文件，向屏幕输出数据，类似于向文件中写数据。

Python 程序执行时会自动打开三个文件：

• 标准输入文件（stdin），通常对应终端的键盘
• 标准输出文件（stdout），对应终端的屏幕
• 标准错误输出文件（stderr），对应终端的屏幕

程序将从标准输入文件读取用户输入，将正常输出数据输出到标准输出文件，而将错误信息输出到标准错误文件。

3.2 sys.stdin

sys.stdin 是 python 程序的标准输入，示例如下：

>>> import sys
>>> line = sys.stdin.readline()
abc
>>> line
'abc\n'

• 在第 2 行，使用 readline() 方法读取用户输入的一行
• 在第 3 行，用户输入 abc

3.3 sys.stdout

sys.stdout 是 python 程序的标准输出，示例如下：

import sys

sys.stdout.write('www')
sys.stdout.write('imooc')
sys.stdout.write('com')

• 在第 3 行，使用 write() 方法向屏幕输出

运行程序，输出如下：

wwwimooccom

从输出可以看出，sys.stdout.write(text) 和 print(text) 的区别：

• print(text) 输出 text 后会自动换行
• sys.stdout.write(text) 输出 text 后不会自动换行

3.4 sys.stderr

sys.stderr 是 python 程序的标准出错，与 sys.stdout 相比：

• 两者都是将数据输出到屏幕
• 将正常的信息输出到 sys.stdout
• 将错误的信息输出到 sys.stderr

3.5 例子：打印下载进度

Python 中的内置函数 print(text) 会自动的加入换行，而在某些场景下，不希望输出换行，例如，打印下载进度，显示效果如下：

程序在运行的过程中，断断续续的输出如下文本：

• Downloading 1%
• Downloading 2%
• …
• Downloading 100%

如果使用 print(text)，就会输出 100 行，无法达到上图的效果。

使用 sys.stdout.write(text) 可以控制程序输出在同一行，代码如下：

import sys
import time

for rate in range(100):
    text = 'Downloading %d%%' % rate
    sys.stdout.write(text)
    sys.stdout.write('\r')
    time.sleep(1)    

• 在第 2 行，引入 time 模块，需要使用 time 模块的 sleep 方法
• 在第 4 行，使用 for 循环模拟下载的过程，总共输出 100 行文本
  • 在第 6 行，打印当前的下载进度
  • 在第 7 行，输出 ‘\r’，将光标移动到行首
    • sys.stdout.write(’\r’) 仅仅输出一个字符 ‘\r’，不会再额外输出换行
  • 在第 8 行，使用 time.sleep 睡眠 1 秒

4. sys.path

4.1 概述

Python 的模块是一个普通的 Python 文件，例如 os 模块对应的文件是 os.py。os 模块是 Python 自带的模块，如果 Python 安装到 C:\Python3 目录下，在 C:\Python3\Lib 目录下能找到 os.py，即 os.py 的完整路径是 C:\Python3\Lib\os.py。

sys.path 是一个列表，列表保存了多个路径名：

>>> import sys
>>> sys.path
['C:\\Python3\\DLLs', 'C:\\Python3\\lib', 'C:\\Python3\\lib\\plat-win', 'C:\\Python3\\lib\\lib-tk', 'C:\\Python3', 'C:\\Python3\\lib\\site-packages', 'C:\\Python3\\lib\\site-packages\\win32']

Python 使用 ‘import os’ 引入 os 模块，注意：Python 使用模块名而不是模块的完整路径引入模块。Python 查找模块 os 的过程如下：

• 在 sys.path[0] 指向的目录 C:\Python3\DLLs 下查找文件 os.py
• 在 sys.path[1] 指向的目录 C:\Python3\lib 下查找文件 os.py
• …

4.2 例子：自定义模块查找路径

本节演示如何自定义模块的查找路径，例子的目录结构如下：

• 2 个源文件：main.py 和 utils.py
• 1 个目录 my-modules, utils.py 位于 my-modules 目录下

1. 创建目录 my-modules

mkdir my-modules

2. 创建文件 my-modules\utils.py

def add(a, b):
    return a + b

def sub(a, b):
    return a - b

3. 创建文件 main.py

import sys
sys.path.append('my-modules')

import utils
print(utils.add(1, 1))
print(utils.sub(2, 1))

• 在第 2 行，将 my-modules 目录加入到搜索路径中
• 在第 4 行，通过模块名 utils 导入模块
  • 导入模块时，在 sys.path 指定的目录下查找 utils.py
  • sys.path 包括目录 my-modules，因此能找到 utils.py

运行程序，输出结果：

2
1

5. sys.version

sys.version 记录了 Python 的版本

如果运行 Python 3：

>>> sys.version
'2.7.0 (v2.7.17, Nov 7 2019, 10:07:09)'

如果运行 Python 2：

>>> sys.version
'3.6.0 (v3.6.0, Dec 23 2016, 08:06:12)'

6. sys.platform

sys.version 记录了操作系统的型号。

在 windows 中打印 sys.platform:

>>> sys.platform
'win32'

在 linux 中打印 sys.platform:

>>> sys.platform
'linux'