shell getopt

糜征

2023-12-01

getopt简介

以下主要翻译自man getopt。
getopt是用来解析传入shell的命令行参数的，它可以支持如 ‘rm -r’ 中’-r’形式的参数解析。

命令语法

先从一个较为明了的语法开始

getopt -o optstring -- parameters

这里，getopt所带参数可以分成三个部分：

-o和--选项是getopt命令自身的选项
parameters是待解析的参数（如shell传入的参数）
-o选项后面的optstring用来指示解析parameters的方式

来看一个简单的例子

getopt -o a: -- -a para_a

对应到命令格式

optstring	parameters
a:	-a para_a

解析规则

getopt将根据optstring从左到右解析parameters。每个parameter将被解析为短选项（如上例中的-a）、长选项、选项参数（an argument to an option）及非选项参数（a non-option parameter）。

Tip: 这里的短选项仅指parameters中解析出的短选项，而非getopt自带的短选项'-o'

短选项

getopt的-o选项用来指示parameters中包含的短选项。parameters中的短选项由符号'-'和紧连其后的一个字符构成。如上述简单例子中-o后面的a:，指示parameters中可以包含一个形如-a 的短选项。

a:中还有一个冒号，这指示-a有一个required argument；
如果是-a::，有两个冒号，则指示-a有一个optional argument；
如果仅仅是-a，没有冒号，则指示-a后面不需要任何argument，就好比很多命令中用来查看版本的-v选项，就是不用带任何argument的。

如果该选项有一个required argument，则这个argument可以紧连着写在选项之后，也可以隔一个空格。
如果该选项有一个optional argument，则该argument必须紧连着写在选项之后。

看例子

required argument的例子

getopt -o a: -- -a para_for_a
getopt -o a: -- -apara_for_a

这两个命令的输出都是 -a 'para_for_a' --
para_for_a成功被解析为-a的选项参数，而--后面的是非选项参数，在该例中，没有非选项参数。

optional argument的例子

getopt -o a:: -- -apara_for_a
getopt -o a:: -- -a para_for_a

第一个命令输出 -a 'para_for_a' --
第二个命令输出 -a '' -- 'para_for_a'

可以看到，在optional argument的第二个命令中，如果para_for_a不紧跟在-a之后，则被当做了非选项参数。而-a选项需要的选项参数则被默认置空。

在-o后面也可以指定多个短选项，直接写在一起就行了。

看例子

getopt -o ab::c: -- -a -bpara_for_b -c para_for_c

输出结果-a -b 'para_for_b' -c 'para_for_c' --

该例中指定了一个无参数的-a选项，一个有optional argument的-b选项，以及一个有required argument的-c选项。

长选项

比如说-v是短选项，而--version则是长选项。
getopt中可以使用-l来指定长选项。-l后也可以指定多个选项，多个选项之间以逗号分隔。长选项一般以--接上长选项的名称。

如例子

getopt -l a-long: -- --a-long=para_for_a-long //error

这里指定了a-long这个长选项。

--a-long:中还有一个冒号，这指示--a-long有一个required argument；
如果是--a-long::，有两个冒号，则指示--a-long有一个optional argument；
如果仅仅是--a-long，没有冒号，则指示--a-long后面不需要任何argument，就好比很多命令中用来查看版本的--version选项，就是不用带任何argument的。

如果一个长选项有一个required argument，则其参数可以使用=连接在其后，或者空一个空格连在气候。
如果一个长选项有一个optional argument，则其参数必须使用=连接在其后。

不过，上面的那个例子后面注释了一个error。如果尝试执行上面的那个例子的话，可以看到，并没有出现预期中的结果。

原因是因为getopt对-o选项的处理。参看对-o选项的说明，有这样一句

If this option is not found, the first parameter of getopt that does not start with a `-’ (and is not an option argument) is used as the short options string.

这句话的意思是说，如果getopt命令没有发现-o选项，则会尝试去找默认的short option string。

如果我们尝试执行这样的命令

getopt -l a-long: -- --a-long=para_for_a-long -a -l -o -n -g -p -r -f -z

其实也可以写成getopt -l a-long: -- --a-long=para_for_a-long -alongprfz

我们会得到以下的输出

getopt: invalid option -- 'z' -a -l -o -n -g -p -r -f --

具体是如何将alongprf这几个字符解析成短选项的，我暂时没有去深入了。

解决方法是明确指定-o为空，如下

getopt -o '' -l a-long: -- --a-long=para_for_a-long

此时，即可得到输出

--a-long 'para_for_a-long' --

当初这个问题是参考的stackExchange上的Q&A

双引号的作用

在接下来看更具体的例子之前，我们先来看看双引号对getopt命令的作用。

getopt -o a: -- -a para_a
getopt -o a: -- "-a para_a"

这两个命令的输出有细微的区别
第一个命令是-a 'para_a' --
第二个命令是-a ' para_a' --
第二个比第一个多了一个空格。

getopt -o a: -a para_a
getopt -o a: "-a para_a"

这两个命令区别明显
第一个命令的输出是-- 'para_a'
第二个命令的输出是getopt: invalid option -- ' '

对于第一个命令的输出，貌似跟预期的也不大一样。这是因为-a是getopt本身自带的一个选项，这样para_a就被解析成了一个non-option parameter。

对于双引号造成的区别，应该和shell的expansion有关，还不是很理解。但可以看到的是，双引号使得空格保留下来了，作为了参数的一部分，使得getopt在处理时，将-a para_a 当做了一个整体。

Tip:这里没有使用--
man getopt中有说明 “The second part will start at the first non-option parameter that is not an option argument, or after the first occurrence of --.”
也就是说，如果没有--的话，则getopt会将从第一个不是用来指定选项的参数（non-option parameter）开始，将其后的内容解释为getopt命令中的parameters部分。

shell脚本示例

上面了解了getopt的基本使用方法，这里展示一个在shell脚本中使用getopt的例子。
这个例子是getopt自带的，在man getopt的EXAMPLES小节可以找到例子的路径。

#!/bin/bash

# A small example program for using the new getopt(1) program.
# This program will only work with bash(1)
# An similar program using the tcsh(1) script language can be found
# as parse.tcsh

# Example input and output (from the bash prompt):
# ./parse.bash -a par1 'another arg' --c-long 'wow!*\?' -cmore -b " very long "
# Option a
# Option c, no argument
# Option c, argument `more'
# Option b, argument ` very long '
# Remaining arguments:
# --> `par1'
# --> `another arg'
# --> `wow!*\?'

# Note that we use `"$@"' to let each command-line parameter expand to a 
# separate word. The quotes around `$@' are essential!
# We need TEMP as the `eval set --' would nuke the return value of getopt.
# 上面这句话的意思是，我们需要TEMP变量是因为`eval set --'命令会覆盖掉getopt命令的返回码，
# 这样我们就无法判断getopt命令的执行成功与否了（居然为此纠结了许久。。。）
# 下面一句中 $@ 是shell脚本传入的参数
TEMP=`getopt -o ab:c:: --long a-long,b-long:,c-long:: \
     -n 'example.bash' -- "$@"`

if [ $? != 0 ] ; then echo "Terminating..." >&2 ; exit 1 ; fi

# Note the quotes around `$TEMP': they are essential!
eval set -- "$TEMP"

while true ; do
        case "$1" in
                -a|--a-long) echo "Option a" ; shift ;;
                -b|--b-long) echo "Option b, argument \`$2'" ; shift 2 ;;
                -c|--c-long) 
                        # c has an optional argument. As we are in quoted mode,
                        # an empty parameter will be generated if its optional
                        # argument is not found.
                        case "$2" in
                                "") echo "Option c, no argument"; shift 2 ;;
                                *)  echo "Option c, argument \`$2'" ; shift 2 ;;
                        esac ;;
                --) shift ; break ;;
                *) echo "Internal error!" ; exit 1 ;;
        esac
done
echo "Remaining arguments:"
for arg do echo '--> '"\`$arg'" ; done

这里对eval set和shift进行说明。

shift命令

较简单，即是将位置参数进行左移。

位置参数是指shell中 $0，$1等参数。

set命令

set -- 用来设置位置参数

我们结合set和shift来写个例子

set -- a b
echo "before shift 1," '$1' "is $1"
echo "before shift 1," '$2' "is $2"
shift 1
echo "after shift 1," '$1' "is $1"
echo "after shift 1," '$2' "is $2"

依次执行以上命令（或写在shell脚本中执行），得到的输出如下

before shift 1, $1 is a before shift 1, $2 is b after shift 1, $1 is b after shift 1, $2 is

eval

eval是对其后的命令再次进行shell解析，比如参数替换什么的。

在man getopt的DESCRIPTION一节的最后一段，有这么一句

Traditional implementations of getopt(1) are unable to cope with whitespace and other (shell-specific) special characters in arguments and non-option parameters. To solve this problem, this implementation can generate quoted output which must once again be interpreted by the shell (usually by using the eval command).

这意思就是在示例中eval命令是用来保留一些特殊字符，如空格的。

感觉这里eval的作用和双引号有点像，然后在代码的注释中，还有两处essential。分别是说$@的双引号essential，以及eval中$TEMP的双引号essential。这里大约都与特殊符号有关吧。

更进一步的解释可以参考Bash: Preserving Whitespace Using set and eval，这篇文章最后一点也没看明白。。。

实际运行

使用例子中提供的命令./parse.bash -a par1 'another arg' --c-long 'wow!*\?' -cmore -b " very long "，这里面包含了很多特殊符号。

两处引号均存在的输出

Option a
Option c, no argument
Option c, argument `more'
Option b, argument ` very long '
Remaining arguments:
--> `par1'
--> `another arg'
--> `wow!*\?'

仅去除$@的引号的输出

Option a
Option c, no argument
Option c, argument `more'
Option b, argument `very'
Remaining arguments:
--> `par1'
--> `another'
--> `arg'
--> `wow!*\?'
--> `long'

仅去除eval中$TEMP的引号的输出

Option a
Option c, no argument
Option c, argument `more'
Option b, argument ` very long '
Remaining arguments:
--> `par1'
--> `another arg'
--> `wow!*\?'

两处引号均去除的输出

Option a
Option c, no argument
Option c, argument `more'
Option b, argument `very'
Remaining arguments:
--> `par1'
--> `another'
--> `arg'
--> `wow!*\?'
--> `long'

从上面的结果中看到，如果$@的引号缺失了，会使得'another arg'和" very long "的空格丢失；而$TEMP引号是否缺失，似乎并无影响。

不是很明白。。。

最后

感觉getopt就是按照指定规则对参数进行重排序的过程。
从getopt自带的示例中也可以看到，重排序后的结果被set命令设置为位置参数，再由用户自行处理。

发现想写一个东西，往往牵扯到好多细节。
这篇文章写到最后，依然没弄清eval和双引号的作用。