Golang開發命令行之flag包的使用方法

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1、命令行工具概述

日常命令行操作，相對應的眾多命令行工具是提高生產力的必備工具，鼠標能夠讓用戶更容易上手，降低用戶學習成本。 而對於開發者，鍵盤操作模式能顯著提升生產力，還有在一些專業工具中， 大量使用快捷鍵代替繁瑣的鼠標操作，能夠使開發人員更加專註於工作，提高效率，因為鍵盤操作模式更容易產生肌肉記憶

舉個栗子：我司業務研發，前些年在我們的強力推動下（被迫）轉向使用瞭 git 作為版本控制，開始使用的是圖形化“小烏龜”工具。後續出現幾次問題解決起來較麻煩後，推薦其使用原生的 git 命令行。如今，使用 git 命令行操作版本控制可謂 “一頓操作猛如虎……”

命令行（鍵盤）操作在很大程度上可以提高工作效率，與之相對應的是鼠標（觸屏等）操作，這兩種模式是目前的主流人機交互方式

設計一款命令行工具的開發語言可以選擇原始的 shell 、甚至是更原始的語言 C ，更為容易上手且功能更多的有 node 、 python 、 golang

本文是基於 golang 開發命令行工具的開篇，主要是基於 golang 原生內置的、輕量的 flag 包實現，用 golang 設計命令行工具而不用 shell 、 python 的原因這裡就不做論述瞭

2、flag包介紹

flag 包用來解析命令行參數

相比簡單的使用 os.Args 來獲取命令行參數， flag 可以實現按照更為通用的命令行用法，例如 mysql -u root -p 123456 。其中 mysql 是命令行的名稱即這個命令， -u 和 -p 分別是這個命令的兩個參數：用戶名和密碼，後面接著的是對應的參數值，有瞭參數的聲明之後，兩個參數可以互換位置，參數值也可以選填或按照缺省(默認)值進行指定

flag 包支持的命令行參數的類型有 bool 、 int 、 int64 、 uint 、 uint64 、 float float64 、 string 、 duration

即佈爾值、整型、浮點型、字符串、時間段類型

3、flag包命令行參數的定義

定義 flag 命令行參數，用來接收命令行輸入的參數值，一般有以下兩種方法

flag.TypeVar()：先定義參數（實際上是指針），再定義 flag.TypeVar 將命令行參數存儲(綁定)到前面參數的值的指針(地址) 

var name string
var age int
var height float64
var graduated bool
// &name 就是接收用戶命令行中輸入的-n後面的參數值
// 返回值是一個用來存儲name參數的值的指針/地址
// 定義string類型命令行參數name，括號中依次是變量名、flag參數名、默認值、參數說明
flag.StringVar(&name, "n", "", "name參數,默認為空")
// 定義整型命令行參數age
flag.IntVar(&age,"a", 0, "age參數,默認為0")
// 定義浮點型命令行參數height
flag.Float64Var(&height,"h", 0, "height參數,默認為0")
// 定義佈爾型命令行參數graduated
flag.BoolVar(&graduated,"g", false, "graduated參數,默認為false")

flag.Type()：用短變量聲明的方式定義參數類型及變量名 

// 定義string類型命令行參數name，括號中依次是flag參數名、默認值、參數說明
namePtr := flag.String("n", "", "name參數,默認為空")
// 定義整型命令行參數age
age := flag.Int("a", 0, "age參數,默認為0")
// 定義浮點型命令行參數height
height := flag.Float64("h", 0, "height參數,默認為0")
// 定義佈爾型命令行參數graduated
graduated:= flag.Bool("g", false, "graduated參數,默認為false")

4、flag包命令行參數解析

固定用法，定義好參數後，通過調用 flag.Parse() 來對命令行參數進行解析寫入註冊的 flag 裡，進而解析獲取參數值，通過查看源碼中也是調用的 os.Args

源碼路徑 go/src/flag/flag.go

// Parse parses the command-line flags from os.Args[1:]. Must be called
// after all flags are defined and before flags are accessed by the program.
func Parse() {
 // Ignore errors; CommandLine is set for ExitOnError.
 CommandLine.Parse(os.Args[1:])
}

進而查看 Parse 方法的源碼

func (f *FlagSet) Parse(arguments []string) error {
 f.parsed = true
 f.args = arguments
 for {
  seen, err := f.parseOne()
  if seen {
   continue
  }
  if err == nil {
   break
  }
  switch f.errorHandling {
  case ContinueOnError:
   return err
  case ExitOnError:
   if err == ErrHelp {
    os.Exit(0)
   }
   os.Exit(2)
  case PanicOnError:
   panic(err)
  }
 }
 return nil
}

真正解析參數的是 parseOne 方法（這裡省略源碼），結論是

  • 當遇到單獨的一個 “-” 或不是 “-” 開始時，會停止解析
  • 遇到連續的兩個 “-” 時，解析停止
  • 在終止符”-“之後停止

解析參數時，對於參數的指定方式一般有”-“、”–“、以及是否空格等方式，組合下來有如下幾種方式

-flag xxx 空格和一個 – 符號
–flag xxx 空格和兩個 – 符號
-flag=xxx 等號和一個 – 符號
–flag=xxx 等號和兩個 – 符號

其中， -flag xxx 方式最為常用，如果參數是佈爾型，隻能用等號方式指定

5、flag包命令行幫助

flag 包默認會根據定義的命令行參數，在使用時如果不輸入參數就打印對應的幫助信息

這樣的幫助信息我們可以對其進行覆蓋去改變默認的 Usage

package main

import (
    "flag"
    "fmt"
)

func main()  {
    var host string
    var port int
    var verbor bool
    var help bool
    // 綁定命令行參數與變量關系
    flag.StringVar(&host, "H", "127.0.0.1", "ssh host")
    flag.IntVar(&port, "P", 22, "ssh port")
    flag.BoolVar(&verbor, "v", false, "detail log")
    flag.BoolVar(&help, "h", false, "help")
    // 自定義-h
    flag.Usage = func() {
        fmt.Println(`
Usage: flag [-H addr] [-p port] [-v]

Options: 
    `)
        flag.PrintDefaults()
    }
    // 解析命令行參數
    flag.Parse()
    if help {
        flag.Usage()
    } else {
        fmt.Println(host, port, verbor)
    }
}
/*
➜  go run flag_args.go -h

Usage: flag [-H addr] [-p port] [-v]

Options:

  -H string
        ssh host (default "127.0.0.1")
  -P int
        ssh port (default 22)
  -h    help
  -v    detail log
 */

6、flag定義短參數和長參數

簡單來說，短參數和長參數，就是例如我們在使用某些命令時，查看命令版本可以輸入 -V ，也可以輸入 --version 。這種情況下， flag 並沒有默認支持，但是可以通過可以兩個選項共享同一個變量來實現，即通過給某個相同的變量設置不同的選項，參數在初始化的時候其順序是不固定的，因此還需要保證其擁有相同的默認值

package main

import (
  "fmt"
  "flag"
)

var logLevel string

func init() {
  const (
    defaultLogLevel = "DEBUG"
    usage = "set log level"
  )
  flag.StringVar(&logLevel, "log_level", defaultLogLevel, usage)
  flag.StringVar(&logLevel, "l", defaultLogLevel, usage + "(shorthand)")
}

func main() {
  flag.Parse()
  fmt.Println("log level:", logLevel)
}

通過 const 聲明公共的常量，並在默認值以及幫助信息中去使用，這樣就可以實現瞭

7、示例

實現計算字符串或目錄下遞歸計算文件 md5 的命令，類似 linux 的 md5sum 命令

其中利用 bufio 分批次讀取文件，防止文件過大時造成資源占用高

package main

import (
 "bufio"
 "crypto/md5"
 "flag"
 "fmt"
 "io"
 "os"
 "strings"
)

func md5reader(reader *bufio.Reader) string {  //
 hasher := md5.New()  // 定義MD5 hash計算器
 bytes := make([]byte, 1024*1024*10)  // 分批次讀取文件

 for {
  n, err := reader.Read(bytes)
  if err != nil {
   if err != io.EOF {
    return ""
   }
   break
  } else {
   hasher.Write(bytes[:n])
  }
 }
 return fmt.Sprintf("%x", hasher.Sum(nil))
}

func md5file(path string) (string, error) {
 file, err := os.Open(path)
 if err != nil {
  return "", err
 } else {
  defer file.Close()
  return md5reader(bufio.NewReader(file)), nil
 }
}

func md5str(txt string) (string, error) {
 return md5reader(bufio.NewReader(strings.NewReader(txt))), nil
 //return fmt.Sprintf("%x", md5.Sum([]byte(txt)))
}

func main()  {
 txt := flag.String("s", "", "md5 txt")
 path := flag.String("f", "", "file path")
 help := flag.Bool("h", false, "help")
 flag.Usage = func() {
  fmt.Println(`
Usage: md5 [-s 123abc] [-f path]
Options:
  `)
  flag.PrintDefaults()
 }
 flag.Parse()
 if *help || *txt == "" && *path == "" {
  flag.Usage()
 } else {
  var md5 string
  var err error
  if *path != "" {
   md5, err = md5file(*path)
  } else {
   md5, err = md5str(*txt)
  }
  if err != nil {
   fmt.Println(err)
  } else {
   fmt.Println(md5)
  }
 }
}

編譯生成二進制文件

➜  go build -o md5go -x md5_bufio.go
➜  ll md5go 
-rwxr-xr-x  1 ssgeek  staff   1.9M Oct 2 00:54 md5go

測試使用

➜  ./md5go -h             

Usage: md5 [-s 123abc] [-f path]
Options:
                
  -f string
        file path
  -h    help
  -s string
        md5 txt
➜  ./md5go -s 123456
e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e
➜  ./md5go -f md5_bufio.go
8607a07cbb98cec0e9abe14b0db0bee6

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