Python 命令行之旅：深入 docopt
原文发表于 Prodesire 博客。
一、前言
在第一篇“初探 docopt”的文章中，我们初步掌握了使用 docopt 的三个步骤，了解了它不同于 argparse 的设计思路。
那么 docopt 的使用模式都有哪些呢？其接口描述中都支持哪些语法规则呢？本文将带你深入了解 docopt。
本系列文章默认使用 Python 3 作为解释器进行讲解。
若你仍在使用 Python 2，请注意两者之间语法和库的使用差异哦~二、使用模式
在上一篇文章中我们提到 docopt 是通过定义一个包含特定内容的字符串，也就是接口描述，来达到描述命令行功能的目的。
那么接口描述的总体规则是这样的：
- 位于关键字
usage:（大小写不敏感）和一个可见的空行之间的文本内容会被解释为一个个使用模式。 -
useage:后的第一个词会被解释为程序的名称，比如下面就是一个没有命令行参数的示例程序：
Usage: cli- 接口描述中可以包含很多有各种元素的模式，以描述命令行用法，比如：
Usage:
cli command --option <argument>
cli [<optional-argument>]
cli --another-option=<with-argument>
cli (--either-that-option | <or-this-argument>)
cli <repeating-argument> <repeating-argument>...2.1 位置参数：
使用 < 和 > 包裹的参数会被解释为位置参数。
比如，我们可以指定两个位置参数 x 和 y ，先添加的 x 位于第一个位置，后加入的 y 位于第二个位置。那么在命令行中输入 1 2的时候，分别对应到的就是 x 和 y：
"""
Usage: cli <x> <y>
"""
from docopt import docopt
arguments = docopt(__doc__, argv=['1', '2'])
print(arguments)其输出为：
{'<x>': '1',
'<y>': '2'}2.2 选项参数：-o --option
以单个破折号（-）开头的的参数为短选项，以双破折号（--）开头的参数为长选项。
- 短选项支持集中表达多个短选项，比如
-abc等价于-a、-b和-c - 长选项后可跟参数，通过
空格或=指定，比如--input ARG等价于--input=ARG - 短选项后可跟参数，通可选的
空格指定，比如-f FILE等价于-fFILE
在下面这个例子中，我们希望通过 -n h 或 --name 来指定名字：
"""
Usage:
cli [options]
Options:
-n, --name NAME Set name.
"""
from docopt import docopt
arguments = docopt(__doc__, argv=['-n', 'Eric'])
print(arguments)
arguments = docopt(__doc__, argv=['-nEric'])
print(arguments)
arguments = docopt(__doc__, argv=['--name', 'Eric'])
print(arguments)
arguments = docopt(__doc__, argv=['--name=Eric'])
print(arguments)上面的示例中，我们通过 4 种方式（2 个短选项参数方式和 2 个长选项参数方式）来指定命令行输入，其输出均为：
{'--name': 'Eric'}需要注意的是：
--input ARG（而不是 --input=ARG）的含义是模糊不清的，因为这不能看出 ARG 究竟是选项参数，
还是位置参数。在 docopt 的使用模式中，只有在接口描述中定义了对应选项才会被解释为一个带参数的选项，
否则就会被解释为一个选项和一个独立的位置参数。
-f FILE 和 -fFILE 这种写法也有同样的模糊点。后者无法说明这究竟是一系列短选项的集合，
还是一个带参数的选项。只有在接口描述中定义了对应选项才会被解释为一个带参数的选项。
2.3 命令
这里的命令也就是 argparse 中嵌套解析器所要完成的事情，准确的说，对整个命令行程序来说，实现的是子命令。
在 docopt 中，凡是不符合 --options 或 <arguments> 约定的词，均会被解释为子命令。
在下面这个例子中，我们支持 create 和 delete 两个子命令，用来创建或删除指定路径。而 delete 命令支持 --recursive 参数来表明是否递归删除指定路径：
"""
Usage:
cli create
cli delete [--recursive]
Options:
-r, --recursive Recursively remove the directory.
"""
from docopt import docopt
arguments = docopt(__doc__)
print(arguments)直接指定 delete -r，输出如下：
$ python3 cli.py delete -r
{'--recursive': True,
'create': False,
'delete': True}2.4 可选元素：[optional elements]
以中括号“[]”包裹的元素（选项、参数和命令）均会被标记为可选。多个元素放在一对中括号中或各自放在中括号中是等价的。比如：
Usage: cli [command --option <argument>]等价于：
Usage: cli [command] [--option] [<argument>]2.5 必填元素：(required elements)
没被中括号“[]”包裹的所有元素默认都是必填的。但有时候使用小括号“()”将元素包裹住，用以标记必填是有必要的。
比如，要将多个互斥元素进行分组：
Usage: my_program (--either-this <and-that> | <or-this>)另一个例子是，当出现一个参数时，也要求提供另一个参数，那么就可以这么写：
Usage: my_program [(<one-argument> <another-argument>)]这个例子中 <one-argument> 和 <another-argument> 要么都出现，要么都不出现。
2.6 互斥参数：element|another
在 argparse 中要想实现互斥参数，还需要先调用 parser.add_mutually_exclusive_group() 添加互斥组，
再在组里添加参数。而在 docopt 中就特别简单，直接使用 | 进行分隔：
Usage: my_program go (--up | --down | --left | --right)在上面的示例中，使用小括号“()”来对四个互斥选项分组，要求必填其中一个选项。
在下面的示例中，使用中括号“()”来对四个互斥选项分组，可以不填，或填其中一个选项：
Usage: my_program go [--up | --down | --left | --right]我们还可以发散一下思路，子命令天然需要互斥，那么除了这种写法：
Usage: my_program run [--fast]
my_program jump [--high]使用如下 | 的写法，也是等价的：
Usage: my_program (run [--fast] | jump [--high])2.7 可变参数列表：element...
可变参数列表也就是定义参数可以有多个值。在 argparse 中，我们通过 parser.add_argument('--foo', nargs='?') 来指定，其中 nargs 可以是数字、?、+、*来表示参数个数。
在 docopt 中，自然也有相同的能力，使用省略号 ... 来实现：
Usage: my_program open <file>...
my_program move (<from> <to>)...若要参数提供 N 个，则写 N 个参数即可，比如下面的示例中要求提供 2 个：
Usage: my_program <file> <file>若要参数提供 0 个或多个，则配合中括号“[]”进行定义，如下 3 中定义方式等价：
Usage: my_program [<file>...]
my_program [<file>]...
my_program [<file> [<file> ...]]若要参数提供 1 个或多个，则可以这么写：
Usage: my_program <file>...在下面完整示例中，所获得的 arguments 是 {'<file>': ['f1', 'f2']}：
"""
Usage:
cli <file>...
"""
from docopt import docopt
arguments = docopt(__doc__, argv=['f1', 'f2'])
print(arguments)2.8 选项简写： [options]
“[options]”用于简写选项，比如下面的示例中定义了 3 个选项：
Usage: my_program [--all --long --human-readable] <path>
--all List everything.
--long Long output.
--human-readable Display in human-readable format.可以简写为：
Usage: my_program [options] <path>
--all List everything.
--long Long output.
--human-readable Display in human-readable format.如果一个模式中有多个选项，那么这会很有用。
另外，如果选项包含长短选项，那么也可以用它们中的任意一个写在模式中，比如下面的示例的模式中均使用短选项：
Usage: my_program [-alh] <path>
-a, --all List everything.
-l, --long Long output.
-h, --human-readable Display in human-readable format.2.9 [--]
当双破折号“--”不是选项时，通常用于分隔选项和位置参数，以便处理例如将文件名误认为选项的情况。
为了支持此约定，需要在位置参数前添加 [--]。
Usage: my_program [options] [--] <file>...2.10 [-]
当单破折号“-”不是选项时，通常用于表示程序应处理 stdin，而非文件。为了支持此约定，需要在使用模式中加入 [-]。
2.11 选项描述
选项描述就是描述一系列选项参数的模式。如果使用模式中的选项定义是清晰的，那么选项描述就是可选的。
选项描述可以定义如下内容：
- 短选项和长选项代表相同含义
- 带参数的选项
- 有默认值的选项参数
选项描述的每一行需要以 - 或 -- 开头（不算空格），比如：
Options:
--verbose # 好
-o FILE # 好
Other: --bad # 坏, 没有以 "-" 开头选项描述中，使用空格或“=”来连接选项和参数，以定义带选项的参数。参数可以使用 <Arg> 的形式，
或是使用 ARG 大写字母的形式。可用逗号“,”来分隔长短选项。比如：
-o FILE --output=FILE # 没有逗号 长选项使用 "=" 分隔
-i <file>, --input <file> # 有逗号, 长选项使用空格分隔选项描述中每个选项定义和说明之间要有两个空格，比如：
--verbose MORE text. # 坏, 会被认为是带参数 MORE 的选项
# --version 和 MORE text. 之间应该有2个空格
-q Quit. # 好
-o FILE Output file. # 好
--stdout Use stdout. # 好，2个空格选项描述中在说明中使用 [default: <default-value>] 来给带参数的选项赋以默认值，比如：
--coefficient=K The K coefficient [default: 2.95]
--output=FILE Output file [default: test.txt]
--directory=DIR Some directory [default: ./]三、小结
关于 docopt 的方方面面我们都了解的差不多了，回过头来看。对于命令行元信息的定义，它比 argparse 要来的更加简洁。
argparse 像是命令式编程，调用一个个的函数逐步将命令行元信息定义清楚；而 docopt 则像是声明式编程，通过声明定义命令行元信息。
两者站在的维度不同，编程的套路也不尽相同，甚是有趣。
了解了这么多，也该练练手了。在下篇文章中，我们仍然会以 git 命令作为实战项目，看看如何使用 docopt 来实现 git 命令。