Python中os.system()、subprocess.run()、call()、check

1.os.system()

os.system() 是对 C 语言中 system() 系统函数的封装，允许执行一条命令，并返回退出码（exit code），命令输出的内容会直接打印到屏幕上，无法直接获取。

示例：

# test.py
import os
os.system("ls -l | grep test")    # 允许管道符

# 测试执行
$ ll                <======== 列出当前目录中的内容
drwxr-xr-x 2 foo foo 4096 Feb 13 09:09 __pycache__
-rw-r--r-- 1 foo foo  359 Feb 19 09:21 test.py
$ python test.py
-rw-r--r-- 1 foo foo  359 Feb 19 09:21 test.py    <======== 只有名字包含 test 的文件被列出

2.subprocess.run()

Python 3.5 开始推荐使用这个方法执行命令，其原型如下：

subprocess.run(
    args, *, stdin=None, input=None, stdout=None, stderr=None, capture_output=False, 
    shell=False, cwd=None, timeout=None, check=False, encoding=None, errors=None, 
    text=None, env=None, universal_newlines=None
)

其中：

args：可以是一个字符串（当 shell=True 时），也可以是一个列表（当 shell=False 时）

stdin, stdout, stderr：用于指定标准IO文件句柄，可以是：

  subprocess.PIPE： 用作 stdout, stderr 参数的值时，可以从返回值对象中的 stdout 和 stderr 属性中读取输出内容
  subprocess.STDOUT： 用作 stderr 参数的值时，相当于把标准错误重定向到标准输入中）
  subprocess.DEVNULL： 用作 stdout, stderr 参数的值时，相当于把输出内容重定向到 /dev/null
  用户已经打开的文件对象或描述符（整型数字）

capture_output：当设置为 True 时，相当于 stdout 和 stderr 参数都设置为 True 了，可以通过返回值对象访问标准输出和标准错误内容
shell：当设置为 True 时，args 参数会当做一条命令字符串（支持管道、重定向操作）；当它为 False 时，args 需是一个列表（并且不支持管道、重定向操作）
cwd：指定执行命令的目录，默认为当前目录
timeout：指定命令执行超时时间（按妙计），若执行超时了，会 kill 掉命令并抛出 TimeoutExpired 异常
check：当设置为 True 时，会自动检测执行退出码，若不为0，则抛出 CalledProcessError 异常
text：当设置为 True 时，stdin、stdout、stderr 会以“文本”模式打开（返回值对象中的 stdout、stderr 存储文本内容），否则返回值对象中 stdout、stderr 存储的是字节序列
env：用于设置程序执行时继承的环境变量等，默认与当前进程相同

该方法返回一个 CompletedProcess 对象，其中包含以下属性：

returncode：执行命令的退出码
stdout：捕获的标准输出内容（当 stdout 参数为 PIPE 时）。其格式默认为字节序列，除非 text 参数为 True （此时为文本格式）。
stderr：捕获的标准错误内容（当 stderr 参数为 PIPE 时）。其格式默认为字节序列，除非 text 参数为 True （此时为文本格式）。
args：同参数 args 。

示例：

import subprocess
subprocess.run(["ls", "-l"])            # 默认时，args 参数需是一个列表
subprocess.run("ls -l", shell=True)     # 当 shell 为 True 时，args 是一个字符串
ret = subprocess.run("ls -l", shell=True, capture_output=True, text=True) # 以文本模式捕获输出内容
print("Return code:", ret.returncode)   # Return code: 0
print("STDOUT:", ret.stdout)            # STDOUT: ...当前目录内容...
print("STDERR:", ret.stderr)            # STDERR: <空>
ret = subprocess.run("abcdefg", shell=True, text=True,  # 注意：这里必须 shell=True 才能捕获到 /bin/sh 的输出错误
        # 当 shell=False 时，是要去捕获 "abcdefg" 命令自身输出的内容，但是它不存在，python 会报错
    stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.STDOUT    # 标准错误重定向到标准输出
) 
print("STDOUT:", ret.stdout)            # STDOUT: /bin/sh: abcdefg: command not found

另一个用于测试 shell 参数区别的示例如下：

import sys, re, subprocess
if len(sys.argv) == 1:  # parent process
    cmd = ["python", sys.argv[0], "--run-child"]
    
    ret = subprocess.run(cmd, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, text=True)
    print(ret) # CompletedProcess(args=['python', 'test.py', '--run-child'], returncode=0, stdout='stdout output\n', stderr='stderr output')
    assert re.match("stdout output", ret.stdout)
    assert re.match("stderr output", ret.stderr)    # 如果 cmd 中的命令不存在，这里是捕获不到的，subprocess.run()自己就会报错
    
    ret = subprocess.run(" ".join(cmd), shell=True, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, text=True)
    print(ret) # CompletedProcess(args='python test.py --run-child', returncode=0, stdout='stdout output\n', stderr='stderr output')
    assert re.match("stdout output", ret.stdout)
    assert re.match("stderr output", ret.stderr)    # 如果 cmd 中的命令不存在，这里也是可以捕获到的，内容可能是 xxx command not found
    
    print("Passed!")
else:                   # child process
    print("stdout output")
    sys.stderr.write("stderr output")

3.subprocess.call()

Python 3.5 以前（包括 2.x 版本）没有 subprocess.run() 方法，可以使用 subprocess.call() 来执行命令，该方法原型如下：

subprocess.call(args, *, stdin=None, stdout=None, stderr=None, shell=False, cwd=None, timeout=None)

注意：这个方法的返回值是命令的退出码，而不是一个对象，所以无法像 subprocess.run() 一样捕获命令输出内容（不要设置 stdout=PIPE 或 stderr=PIPE，否则可能造成命令卡死）。

该方法的其它参数与 subprocess.run() 类似。

4.subprocess.check_output()

Python 3.5 以前的版本，要想捕获命令输出内容，可以使用 subprocess.check_output() 方法，它的原型如下：

subprocess.check_output(args, *, stdin=None, stderr=None, shell=False, cwd=None, encoding=None, errors=None, universal_newlines=None, timeout=None, text=None)

注意：参数中没有 stdout ，因为这个函数的返回值默认就是标准输出内容，也可以将设置 stderr=subprocess.STDOUT 将标准错误重定向到标准输出，但是好像没有办法单独捕获标准错误内容呢！

示例：

import sys, re, subprocess
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if len(sys.argv) == 1:  # parent process
    cmd = ["python", sys.argv[0], "--run-child"]
    ret = subprocess.check_output(cmd, stderr=subprocess.STDOUT)
    print("[" + ret + "]")  # 输出内容中包含标准输出和标准错误，输出顺序在 windows 下和 linux 下可能会有差异
    assert re.search("stdout output", ret)
    assert re.search("stderr output", ret)
    print("Passed!")
else:                   # child process
    print("stdout output")
    sys.stderr.write("stderr output")

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