使用Python子进程命令调用C编译器

Question

我正在尝试用Python编译一个C程序，并想通过"<"这个操作符来输入数据，但效果并不如我所想的那样。

./a.out <inp.txt works

如果我直接编译这个C程序并通过文件输入数据，它是可以正常工作的；比如说：

import subprocess
subprocess.call(["gcc","a.c","-o","x"])
subprocess.call(["./x"])

但是如果我用Python脚本来做同样的事情，结果却没有达到预期。

import subprocess
subprocess.call(["gcc","a.c","-o","x"])
subprocess.call(["./x","<inp.txt"])

这两个脚本都要求在终端输入数据。但我觉得第二个脚本应该是从文件中读取数据，为什么这两个程序的表现是一样的呢？

Answer 1

默认情况下，subprocess模块不会将参数传递给命令行。这是为什么呢？因为通过命令行运行指令是很危险的；如果没有正确地处理引号和转义字符（这很复杂），就很容易让程序执行一些不想要的、意外的命令。

而且，使用命令行来做这些事情本身就是不对的。如果你想从特定的文件中获取输入，可以使用subprocess.Popen，并把stdin参数设置为文件inp.txt的文件描述符（你可以通过调用fileno()来获取一个Python文件对象的文件描述符）。

Answer 2

在计算机中，shell（命令行）可以为一个进程处理输入和输出的重定向。根据你说的情况，subprocess模块并不像那样进行输入输出的重定向。为了演示这一点，可以运行：

subprocess.call(["sh","-c", "./x <inp.txt"])

这条命令会启动shell，并且应该会重定向输入输出。根据你的代码，你的程序./x接收了一个参数<inp.txt，但是它并没有处理这个参数。

需要注意的是，调用subprocess.call的另一种方式只是为了诊断问题，并不是推荐的解决方案。推荐的做法是查看（Python 2的）subprocess模块的文档（或者查看Python 3的文档），了解如何使用这个模块进行重定向。

import subprocess
i_file = open("inp.txt")
subprocess.call("./x", stdin=i_file)
i_file.close()

如果你的脚本快要结束了，不用担心文件描述符浪费的问题，你可以把代码简化为：

import subprocess
subprocess.call("./x", stdin=open("inp.txt"))

Answer 3

为了补充@Jonathan Leffler的和@alastair的有用回答：

假设你控制着要传给shell执行的字符串，我觉得使用shell来方便操作是没问题的。^[1]

subprocess.call()有一个可选的布尔参数shell，这个参数可以让命令通过shell来执行，这样就可以进行输入输出重定向、引用环境变量等等：

subprocess.call("./x <inp.txt", shell = True)

注意整个命令行是作为一个单一字符串传递的，而不是一个参数数组。

---

^[1] 在以下情况下，尽量避免使用shell：

• 如果你的Python代码必须在Unix以外的平台上运行，比如Windows。
• 如果性能非常重要。
• 如果你发现自己在“外包”一些更适合在Python中处理的任务。

如果你担心shell环境的不确定性（就像@alastair所说的）：

• subprocess.call使用shell = True时总是创建非交互式的非登录实例的/bin/sh - 注意，这不是使用用户的默认shell。

• sh 不会读取非交互式非登录shell的初始化文件（无论是系统范围的还是用户特定的）。

  • 注意，即使在sh实际上是bash的情况下，当以sh的方式调用时，bash也会这样表现。

• 每个使用subprocess.call和shell = True创建的shell实例都是一个独立的环境，它的环境不会受到之前的shell实例的影响，也不会影响后来的实例。

• 不过，创建的shell实例确实会继承Python进程本身的环境：

  • 如果你是从一个交互式shell启动你的Python程序，那么那个shell的环境会被继承。注意，这仅仅涉及到当前工作目录和环境变量，而不包括别名、shell函数和shell变量。

  • 通常来说，这算是一个特性，因为Python（CPython）本身是设计成可以通过环境变量来控制的（对于2.x版本，见https://docs.python.org/2/using/cmdline.html#environment-variables;，对于3.x版本，见https://docs.python.org/3/using/cmdline.html#environment-variables）。

  • 如果需要，你可以通过env参数提供你自己的环境给shell；不过，注意在这种情况下，你必须提供整个环境，可能还需要包括USER和HOME等变量；简单的例子，明确地定义$PATH：

    subprocess.call('echo $PATH', shell = True, \
                    env = { 'PATH': '/sbin:/bin:/usr/bin' })