Tutoriel *argparse*
*******************

auteur:
   Tshepang Lekhonkhobe

Ce tutoriel est destiné à être une introduction en douceur à
"argparse", le module d'analyse de ligne de commande recommandé dans
la bibliothèque standard de Python.

Note:

  Il y a deux autres modules qui remplissent le même rôle : "getopt"
  (un équivalent de "getopt()" du langage C) et "optparse" qui est
  obsolète. Il faut noter que "argparse" est basé sur "optparse" et
  donc s'utilise de manière très similaire.


Concepts
========

Commençons par l'utilisation de la commande **ls** pour voir le type
de fonctionnalité que nous allons étudier dans ce tutoriel
d'introduction :

   $ ls
   cpython  devguide  prog.py  pypy  rm-unused-function.patch
   $ ls pypy
   ctypes_configure  demo  dotviewer  include  lib_pypy  lib-python ...
   $ ls -l
   total 20
   drwxr-xr-x 19 wena wena 4096 Feb 18 18:51 cpython
   drwxr-xr-x  4 wena wena 4096 Feb  8 12:04 devguide
   -rwxr-xr-x  1 wena wena  535 Feb 19 00:05 prog.py
   drwxr-xr-x 14 wena wena 4096 Feb  7 00:59 pypy
   -rw-r--r--  1 wena wena  741 Feb 18 01:01 rm-unused-function.patch
   $ ls --help
   Usage: ls [OPTION]... [FILE]...
   List information about the FILEs (the current directory by default).
   Sort entries alphabetically if none of -cftuvSUX nor --sort is specified.
   ...

Quelques concepts que l'on peut apprendre avec les quatre commandes :

* La commande **ls** est utile quand elle est exécutée sans aucun
  paramètre. Elle affiche par défaut le contenu du dossier courant.

* Si l'on veut plus que ce qui est proposé par défaut, il faut
  l'indiquer. Dans le cas présent, on veut afficher un dossier
  différent : "pypy". Ce que l'on a fait c'est spécifier un argument
  positionnel. C'est appelé ainsi car cela permet au programme de
  savoir quoi faire avec la valeur en se basant seulement sur sa
  position dans la ligne de commande. Ce concept est plus pertinent
  pour une commande comme **cp** dont l'usage de base est "cp SRC
  DEST". Le premier argument est *ce que vous voulez copier* et le
  second est *où vous voulez le copier*.

* Maintenant, supposons que l'on veuille changer la façon dont le
  programme agit. Dans notre exemple, on affiche plus d'information
  pour chaque ficher que simplement leur nom. Dans ce cas, "-l" est un
  argument facultatif.

* C'est un fragment du texte d'aide. Cela peut être très utile quand
  on tombe sur un programme que l'on à jamais utilisé auparavant car
  on peut comprendre son fonctionnement simplement en lisant l'aide
  associée.


Les bases
=========

Commençons par un exemple très simple qui ne fait (quasiment) rien :

   import argparse
   parser = argparse.ArgumentParser()
   parser.parse_args()

Ce qui suit est le résultat de l'exécution du code :

   $ python3 prog.py
   $ python3 prog.py --help
   usage: prog.py [-h]

   optional arguments:
     -h, --help  show this help message and exit
   $ python3 prog.py --verbose
   usage: prog.py [-h]
   prog.py: error: unrecognized arguments: --verbose
   $ python3 prog.py foo
   usage: prog.py [-h]
   prog.py: error: unrecognized arguments: foo

Voilà ce qu'il se passe :

* Exécuter le script sans aucun paramètre a pour effet de ne rien
  afficher sur la sortie d'erreur. Ce n'est pas très utile.

* Le deuxième commence à montrer l'intérêt du module "argparse". On
  n'a quasiment rien fait mais on a déjà un beau message d'aide.

* L'option "--help", que l'on peut aussi raccourcir en "-h", est la
  seule option que l'on a gratuitement (pas besoin de la préciser).
  Préciser quoi que ce soit d'autre entraîne une erreur. Mais même
  dans ce cas, on reçoit aussi un message utile, toujours
  gratuitement.


Introduction aux arguments positionnels
=======================================

Un exemple :

   import argparse
   parser = argparse.ArgumentParser()
   parser.add_argument("echo")
   args = parser.parse_args()
   print(args.echo)

On exécute le code :

   $ python3 prog.py
   usage: prog.py [-h] echo
   prog.py: error: the following arguments are required: echo
   $ python3 prog.py --help
   usage: prog.py [-h] echo

   positional arguments:
     echo

   optional arguments:
     -h, --help  show this help message and exit
   $ python3 prog.py foo
   foo

Voilà ce qu'il se passe :

* On a ajouté la méthode "add_argument()" que l'on utilise pour
  préciser quels paramètre de lignes de commandes le programme peut
  accepter. Dans le cas présent, je l'ai appelé "echo" pour que cela
  corresponde à sa fonction.

* Utiliser le programme nécessite maintenant que l'on précise un
  paramètre.

* La méthode "parse_args()" renvoie en réalité certaines données des
  paramètres précisés, dans le cas présent : "echo".

* La variable est comme une forme de 'magie'  que "argparse"  effectue
  gratuitement (c.-à-d. pas besoin de préciser dans quelle variable la
  valeur est stockée). Vous aurez aussi remarqué que le nom est le
  même que l'argument en chaîne de caractères donné à la méthode :
  "echo".

Notez cependant que, même si l'affichage d'aide paraît bien , il n'est
pas aussi utile qu'il pourrait l'être. Par exemple, on peut lire que
"echo" est un argument positionnel mais on ne peut pas savoir ce que
cela fait autrement qu'en le devinant ou en lisant le code source.
Donc, rendons-le un peu plus utile :

   import argparse
   parser = argparse.ArgumentParser()
   parser.add_argument("echo", help="echo the string you use here")
   args = parser.parse_args()
   print(args.echo)

Et on obtient :

   $ python3 prog.py -h
   usage: prog.py [-h] echo

   positional arguments:
     echo        echo the string you use here

   optional arguments:
     -h, --help  show this help message and exit

À présent, que diriez-vous de faire quelque chose d'encore plus utile
:

   import argparse
   parser = argparse.ArgumentParser()
   parser.add_argument("square", help="display a square of a given number")
   args = parser.parse_args()
   print(args.square**2)

Ce qui suit est le résultat de l'exécution du code :

   $ python3 prog.py 4
   Traceback (most recent call last):
     File "prog.py", line 5, in <module>
       print(args.square**2)
   TypeError: unsupported operand type(s) for ** or pow(): 'str' and 'int'

Cela n'a pas très bien fonctionné. C'est parce que "argparse" traite
les paramètres que l'on donne comme des chaînes de caractères à moins
qu'on ne lui indique de faire autrement. Donc, disons à "argparse" de
traiter cette entrée comme un entier :

   import argparse
   parser = argparse.ArgumentParser()
   parser.add_argument("square", help="display a square of a given number",
                       type=int)
   args = parser.parse_args()
   print(args.square**2)

Ce qui suit est le résultat de l'exécution du code :

   $ python3 prog.py 4
   16
   $ python3 prog.py four
   usage: prog.py [-h] square
   prog.py: error: argument square: invalid int value: 'four'

Cela a bien fonctionné. Maintenant le programme va même s'arrêter si
l'entrée n'est pas légale avant de procéder à l'exécution.


Introduction aux arguments optionnels
=====================================

Jusqu'à maintenant, on a joué avec les arguments positionnels.
Regardons comment ajouter des paramètres optionnels :

   import argparse
   parser = argparse.ArgumentParser()
   parser.add_argument("--verbosity", help="increase output verbosity")
   args = parser.parse_args()
   if args.verbosity:
       print("verbosity turned on")

Et le résultat :

   $ python3 prog.py --verbosity 1
   verbosity turned on
   $ python3 prog.py
   $ python3 prog.py --help
   usage: prog.py [-h] [--verbosity VERBOSITY]

   optional arguments:
     -h, --help            show this help message and exit
     --verbosity VERBOSITY
                           increase output verbosity
   $ python3 prog.py --verbosity
   usage: prog.py [-h] [--verbosity VERBOSITY]
   prog.py: error: argument --verbosity: expected one argument

Voilà ce qu'il se passe :

* Le programme est écrit de sorte qu'il n'affiche rien sauf si
  l'option "--verbosity" est précisée.

* Pour montrer que l'option est bien optionnelle il n'y aura pas
  d'erreur s'il on exécute le programme sans celle-ci. Notez que par
  défaut, si une option n'est pas utilisée, la variable associée, dans
  le cas présent : "args.verbosity", prend la valeur "None" c'est
  pourquoi elle échoue le test de vérité de l'assertion "if".

* Le message d'aide est quelque peu différent.

* Quand on utilise l'option "--verbosity" on doit aussi préciser une
  valeur, n'importe laquelle.

L'exemple ci-dessus accepte des valeurs entières arbitraires pour "--
verbosity" mais pour notre programme simple seule deux valeurs sont
réellement utiles : "True" et "False". Modifions le code en accord
avec cela :

   import argparse
   parser = argparse.ArgumentParser()
   parser.add_argument("--verbose", help="increase output verbosity",
                       action="store_true")
   args = parser.parse_args()
   if args.verbose:
       print("verbosity turned on")

Et le résultat :

   $ python3 prog.py --verbose
   verbosity turned on
   $ python3 prog.py --verbose 1
   usage: prog.py [-h] [--verbose]
   prog.py: error: unrecognized arguments: 1
   $ python3 prog.py --help
   usage: prog.py [-h] [--verbose]

   optional arguments:
     -h, --help  show this help message and exit
     --verbose   increase output verbosity

Voilà ce qu'il se passe :

* Maintenant le paramètre est plus une option que quelque chose qui
  nécessite une valeur. On a même changé le nom du paramètre pour
  qu'il corresponde à cette idée. Notez que maintenant on précise une
  nouvelle "action" clavier et qu'on lui donne la valeur
  ""store_true"". Cela signifie que si l'option est précisée la valeur
  "True" est assignée à "args.verbose". Ne rien préciser implique la
  valeur "False".

* Dans l'esprit de ce que sont vraiment les options, pas des
  paramètres, il se plaint quand vous tentez de préciser une valeur.

* Notez que l'aide est différente.


Les paramètres raccourcis
-------------------------

Si vous êtes familier avec l'utilisation de la ligne de commande, vous
avez dû remarquer que je n'ai pour l'instant rien dit au sujet des
versions raccourcies des paramètres. C'est très simple :

   import argparse
   parser = argparse.ArgumentParser()
   parser.add_argument("-v", "--verbose", help="increase output verbosity",
                       action="store_true")
   args = parser.parse_args()
   if args.verbose:
       print("verbosity turned on")

Et voilà :

   $ python3 prog.py -v
   verbosity turned on
   $ python3 prog.py --help
   usage: prog.py [-h] [-v]

   optional arguments:
     -h, --help     show this help message and exit
     -v, --verbose  increase output verbosity

Notez que la nouvelle option est aussi indiquée dans l'aide.


Combinaison d'arguments positionnels et optionnels
==================================================

Notre programme continue de croître en complexité :

   import argparse
   parser = argparse.ArgumentParser()
   parser.add_argument("square", type=int,
                       help="display a square of a given number")
   parser.add_argument("-v", "--verbose", action="store_true",
                       help="increase output verbosity")
   args = parser.parse_args()
   answer = args.square**2
   if args.verbose:
       print("the square of {} equals {}".format(args.square, answer))
   else:
       print(answer)

Et voilà le résultat :

   $ python3 prog.py
   usage: prog.py [-h] [-v] square
   prog.py: error: the following arguments are required: square
   $ python3 prog.py 4
   16
   $ python3 prog.py 4 --verbose
   the square of 4 equals 16
   $ python3 prog.py --verbose 4
   the square of 4 equals 16

* Nous avons ajouté un argument nommé, d'où le message d'erreur.

* Notez que l'ordre importe peu.

Qu'en est-il si nous donnons à ce programme la possibilité d'avoir
plusieurs niveaux de verbosité, et que celui-ci les prend en compte :

   import argparse
   parser = argparse.ArgumentParser()
   parser.add_argument("square", type=int,
                       help="display a square of a given number")
   parser.add_argument("-v", "--verbosity", type=int,
                       help="increase output verbosity")
   args = parser.parse_args()
   answer = args.square**2
   if args.verbosity == 2:
       print("the square of {} equals {}".format(args.square, answer))
   elif args.verbosity == 1:
       print("{}^2 == {}".format(args.square, answer))
   else:
       print(answer)

Et le résultat :

   $ python3 prog.py 4
   16
   $ python3 prog.py 4 -v
   usage: prog.py [-h] [-v VERBOSITY] square
   prog.py: error: argument -v/--verbosity: expected one argument
   $ python3 prog.py 4 -v 1
   4^2 == 16
   $ python3 prog.py 4 -v 2
   the square of 4 equals 16
   $ python3 prog.py 4 -v 3
   16

Tout semble bon sauf le dernier, qui montre que notre programme
contient un bogue. Corrigeons cela en restreignant les valeurs que "--
verbosity" accepte :

   import argparse
   parser = argparse.ArgumentParser()
   parser.add_argument("square", type=int,
                       help="display a square of a given number")
   parser.add_argument("-v", "--verbosity", type=int, choices=[0, 1, 2],
                       help="increase output verbosity")
   args = parser.parse_args()
   answer = args.square**2
   if args.verbosity == 2:
       print("the square of {} equals {}".format(args.square, answer))
   elif args.verbosity == 1:
       print("{}^2 == {}".format(args.square, answer))
   else:
       print(answer)

Et le résultat :

   $ python3 prog.py 4 -v 3
   usage: prog.py [-h] [-v {0,1,2}] square
   prog.py: error: argument -v/--verbosity: invalid choice: 3 (choose from 0, 1, 2)
   $ python3 prog.py 4 -h
   usage: prog.py [-h] [-v {0,1,2}] square

   positional arguments:
     square                display a square of a given number

   optional arguments:
     -h, --help            show this help message and exit
     -v {0,1,2}, --verbosity {0,1,2}
                           increase output verbosity

Notez que ce changement est pris en compte à la fois dans le message
d'erreur et dans le texte d'aide.

Essayons maintenant une approche différente pour jouer sur la
verbosité, ce qui arrive fréquemment. Cela correspond également à
comment le programme CPython gère ses propres paramètres de verbosité
(jetez un œil sur la sortie de la commande "python --help") :

   import argparse
   parser = argparse.ArgumentParser()
   parser.add_argument("square", type=int,
                       help="display the square of a given number")
   parser.add_argument("-v", "--verbosity", action="count",
                       help="increase output verbosity")
   args = parser.parse_args()
   answer = args.square**2
   if args.verbosity == 2:
       print("the square of {} equals {}".format(args.square, answer))
   elif args.verbosity == 1:
       print("{}^2 == {}".format(args.square, answer))
   else:
       print(answer)

Nous avons introduit une autre action, ""count"", pour compter le
nombre d’occurrences d'une argument optionnel en particulier :

   $ python3 prog.py 4
   16
   $ python3 prog.py 4 -v
   4^2 == 16
   $ python3 prog.py 4 -vv
   the square of 4 equals 16
   $ python3 prog.py 4 --verbosity --verbosity
   the square of 4 equals 16
   $ python3 prog.py 4 -v 1
   usage: prog.py [-h] [-v] square
   prog.py: error: unrecognized arguments: 1
   $ python3 prog.py 4 -h
   usage: prog.py [-h] [-v] square

   positional arguments:
     square           display a square of a given number

   optional arguments:
     -h, --help       show this help message and exit
     -v, --verbosity  increase output verbosity
   $ python3 prog.py 4 -vvv
   16

* Oui, c'est maintenant d'avantage une option (similaire à
  "action="store_true"") de la version précédente de notre script.
  Cela devrait expliquer le message d'erreur.

* Cela se comporte de la même manière que l'action ""store_true"".

* Maintenant voici une démonstration de ce que l'action ""count""
  fait. Vous avez sûrement vu ce genre d'utilisation auparavant.

* Et si vous ne spécifiez pas l'option "-v", cette option prendra la
  valeur "None".

* Comme on s'y attend, en spécifiant l'option dans sa forme longue, on
  devrait obtenir la même sortie.

* Malheureusement, notre sortie d'aide n'est pas très informative à
  propos des nouvelles possibilités de notre programme, mais cela peut
  toujours être corrigé en améliorant sa documentation (en utilisant
  l'argument "help").

* La dernière sortie du programme montre que celui-ci contient un
  bogue.

Corrigeons :

   import argparse
   parser = argparse.ArgumentParser()
   parser.add_argument("square", type=int,
                       help="display a square of a given number")
   parser.add_argument("-v", "--verbosity", action="count",
                       help="increase output verbosity")
   args = parser.parse_args()
   answer = args.square**2

   # bugfix: replace == with >=
   if args.verbosity >= 2:
       print("the square of {} equals {}".format(args.square, answer))
   elif args.verbosity >= 1:
       print("{}^2 == {}".format(args.square, answer))
   else:
       print(answer)

Et c'est ce que ça donne :

   $ python3 prog.py 4 -vvv
   the square of 4 equals 16
   $ python3 prog.py 4 -vvvv
   the square of 4 equals 16
   $ python3 prog.py 4
   Traceback (most recent call last):
     File "prog.py", line 11, in <module>
       if args.verbosity >= 2:
   TypeError: '>=' not supported between instances of 'NoneType' and 'int'

* Les premières exécutions du programme sont correctes, et le bogue
  que nous avons eu est corrigé. Cela dit, nous voulons que n'importe
  quelle valeur >= 2 rende le programme aussi verbeux que possible.

* La troisième sortie de programme n'est pas si bien que ça.

Corrigeons ce bogue :

   import argparse
   parser = argparse.ArgumentParser()
   parser.add_argument("square", type=int,
                       help="display a square of a given number")
   parser.add_argument("-v", "--verbosity", action="count", default=0,
                       help="increase output verbosity")
   args = parser.parse_args()
   answer = args.square**2
   if args.verbosity >= 2:
       print("the square of {} equals {}".format(args.square, answer))
   elif args.verbosity >= 1:
       print("{}^2 == {}".format(args.square, answer))
   else:
       print(answer)

Nous venons juste d'introduire un nouveau mot clef, "default". Nous
l'avons définit à "0" pour le rendre comparable aux autres valeurs.
Rappelez-vous que par défaut, si un argument optionnel n'est pas
spécifié, il sera définit à "None", et ne pourra pas être comparé à
une valeur de type entier (une erreur "TypeError" serait alors levée).

Et :

   $ python3 prog.py 4
   16

Vous pouvez aller assez loin seulement avec ce que nous avons appris
jusqu'à maintenant, et nous n'avons qu’aperçu la surface. Le module
"argparse" est très puissant, et nous allons l'explorer un peu plus
avant la fin de ce tutoriel.


Aller un peu plus loin
======================

Qu'en est-il si nous souhaitons étendre notre mini programme pour le
rendre capable de calculer d'autres puissances, et pas seulement des
carrés :

   import argparse
   parser = argparse.ArgumentParser()
   parser.add_argument("x", type=int, help="the base")
   parser.add_argument("y", type=int, help="the exponent")
   parser.add_argument("-v", "--verbosity", action="count", default=0)
   args = parser.parse_args()
   answer = args.x**args.y
   if args.verbosity >= 2:
       print("{} to the power {} equals {}".format(args.x, args.y, answer))
   elif args.verbosity >= 1:
       print("{}^{} == {}".format(args.x, args.y, answer))
   else:
       print(answer)

Sortie :

   $ python3 prog.py
   usage: prog.py [-h] [-v] x y
   prog.py: error: the following arguments are required: x, y
   $ python3 prog.py -h
   usage: prog.py [-h] [-v] x y

   positional arguments:
     x                the base
     y                the exponent

   optional arguments:
     -h, --help       show this help message and exit
     -v, --verbosity
   $ python3 prog.py 4 2 -v
   4^2 == 16

Il est à noter que jusqu'à présent nous avons utilisé le niveau de
verbosité pour *changer* le texte qui est affiché. L'exemple suivant
au contraire utilise le niveau de verbosité pour afficher *plus* de
texte à la place :

   import argparse
   parser = argparse.ArgumentParser()
   parser.add_argument("x", type=int, help="the base")
   parser.add_argument("y", type=int, help="the exponent")
   parser.add_argument("-v", "--verbosity", action="count", default=0)
   args = parser.parse_args()
   answer = args.x**args.y
   if args.verbosity >= 2:
       print("Running '{}'".format(__file__))
   if args.verbosity >= 1:
       print("{}^{} == ".format(args.x, args.y), end="")
   print(answer)

Sortie :

   $ python3 prog.py 4 2
   16
   $ python3 prog.py 4 2 -v
   4^2 == 16
   $ python3 prog.py 4 2 -vv
   Running 'prog.py'
   4^2 == 16


Paramètres en conflit
---------------------

Jusque là, nous avons travaillé avec deux méthodes d'une instance de
"argparse.ArgumentParser". En voici une troisième,
"add_mutually_exclusive_group()". Elle nous permet de spécifier des
paramètres qui sont en conflit entre eux. Changeons aussi le reste du
programme de telle sorte que la nouvelle fonctionnalité fasse sens :
nous allons introduire l'option "--quiet", qui va avoir l'effet opposé
de l'option "--verbose" :

   import argparse

   parser = argparse.ArgumentParser()
   group = parser.add_mutually_exclusive_group()
   group.add_argument("-v", "--verbose", action="store_true")
   group.add_argument("-q", "--quiet", action="store_true")
   parser.add_argument("x", type=int, help="the base")
   parser.add_argument("y", type=int, help="the exponent")
   args = parser.parse_args()
   answer = args.x**args.y

   if args.quiet:
       print(answer)
   elif args.verbose:
       print("{} to the power {} equals {}".format(args.x, args.y, answer))
   else:
       print("{}^{} == {}".format(args.x, args.y, answer))

Notre programme est maintenant plus simple, et nous avons perdu des
fonctionnalités pour faire cette démonstration. Peu importe, voici la
sortie du programme :

   $ python3 prog.py 4 2
   4^2 == 16
   $ python3 prog.py 4 2 -q
   16
   $ python3 prog.py 4 2 -v
   4 to the power 2 equals 16
   $ python3 prog.py 4 2 -vq
   usage: prog.py [-h] [-v | -q] x y
   prog.py: error: argument -q/--quiet: not allowed with argument -v/--verbose
   $ python3 prog.py 4 2 -v --quiet
   usage: prog.py [-h] [-v | -q] x y
   prog.py: error: argument -q/--quiet: not allowed with argument -v/--verbose

Cela devrait être facile à suivre. J'ai ajouté cette dernière sortie
pour que vous puissiez voir le genre de flexibilité que vous pouvez
avoir, par exemple pour faire un mélange entre des paramètres courts
et longs.

Avant d'en finir, vous voudrez certainement dire à vos utilisateurs
quel est le but principal de votre programme, juste dans le cas ou ils
ne le sauraient pas :

   import argparse

   parser = argparse.ArgumentParser(description="calculate X to the power of Y")
   group = parser.add_mutually_exclusive_group()
   group.add_argument("-v", "--verbose", action="store_true")
   group.add_argument("-q", "--quiet", action="store_true")
   parser.add_argument("x", type=int, help="the base")
   parser.add_argument("y", type=int, help="the exponent")
   args = parser.parse_args()
   answer = args.x**args.y

   if args.quiet:
       print(answer)
   elif args.verbose:
       print("{} to the power {} equals {}".format(args.x, args.y, answer))
   else:
       print("{}^{} == {}".format(args.x, args.y, answer))

Notez cette nuance dans le texte d'utilisation. Les options *[-v |
-q]`* nous disent que nous pouvons utiliser au choix "-v" ou "-q",
mais pas les deux ensemble :

   $ python3 prog.py --help
   usage: prog.py [-h] [-v | -q] x y

   calculate X to the power of Y

   positional arguments:
     x              the base
     y              the exponent

   optional arguments:
     -h, --help     show this help message and exit
     -v, --verbose
     -q, --quiet


Conclusion
==========

Le module "argparse" offre bien plus que ce qui est montré ici. Sa
documentation est assez détaillée, complète et pleine d'exemples. En
ayant accompli ce tutoriel, vous pourrez facilement comprendre cette
documentation sans vous sentir dépassé.
