subprocess --- 子行程管理

原始碼:Lib/subprocess.py


subprocess 模块允许你生成新的进程,连接它们的输入、输出、错误管道,并且获取它们的返回码。此模块打算代替一些老旧的模块与功能:

os.system
os.spawn*

在下面的段落中,你可以找到关于 subprocess 模块如何代替这些模块和功能的相关信息。

也參考

PEP 324 -- 提出 subprocess 模块的 PEP

可用性: 非 Emscripten,非 WASI。

此模組在 WebAssembly 平台 wasm32-emscriptenwasm32-wasi 上無法作用或無法使用。有關更多資訊,請參閱 WebAssembly 平台

使用 subprocess 模块

推荐的调用子进程的方式是在任何它支持的用例中使用 run() 函数。对于更进阶的用例,也可以使用底层的 Popen 接口。

subprocess.run(args, *, stdin=None, input=None, stdout=None, stderr=None, capture_output=False, shell=False, cwd=None, timeout=None, check=False, encoding=None, errors=None, text=None, env=None, universal_newlines=None, **other_popen_kwargs)

运行被 arg 描述的指令. 等待指令完成, 然后返回一个 CompletedProcess 实例.

以上显示的参数仅仅是最简单的一些,下面 常用参数 描述(因此在缩写签名中使用仅关键字标示)。完整的函数头和 Popen 的构造函数一样,此函数接受的大多数参数都被传递给该接口。(timeout, input, checkcapture_output 除外)。

如果 capture_output 为真值,则 stdout 和 stderr 将被捕获。 当被使用时,内部 Popen 对象将自动创建并把 stdoutstdin 均设为 PIPEstdoutstderr 参数不可与 capture_output 同时提供。 如果你希望捕获并将两个流合并在一起,请将 stdout 设为 PIPE 并将 stderr 设为 STDOUT,而不是使用 capture_output

可以指定以秒为单位的 timeout,它会在内部传递给 Popen.communicate()。 如果达到超时限制,子进程将被杀掉并等待。 TimeoutExpired 异常将在子进程终结后重新被引发。 在许多平台 API 上初始进程创建本身不可以被打断因此不保证你能看到超时异常直到至少进程创建花费的时间结束后。

input 参数将被传递给 Popen.communicate() 以及子进程的 stdin。 如果使用此参数则它必须是一个字节序列,或者如果指定了 encodingerrorstext 为真值则可以是一个字符串。 当使用此参数时,将自动创建内部的 Popen 对象并将其 stdin 设为 PIPE,并且不可同时使用 stdin 参数。

如果 check 设为 True, 并且进程以非零状态码退出, 一个 CalledProcessError 异常将被抛出. 这个异常的属性将设置为参数, 退出码, 以及标准输出和标准错误, 如果被捕获到.

如果指定了 encodingerror,或者 text 被设为真值,标准输入、标准输出和标准错误的文件对象将使用指定的 encodingerrors 或者 io.TextIOWrapper 默认值以文本模式打开。 universal_newlines 参数等同于 text 并且提供了向后兼容性。 默认情况下, 文件对象是以二进制模式打开的。

如果 env 不为 None,则它必须是一个为新进程定义环境变量的映射;它们将顶替继承当前进程环境的默认行为被使用。 它会被直接传递给 Popen。 这个映射在任何平台上均可以是字符串到字符串的映射或者在 POSIX 平台上也可以是字节串到字节串的映射,就像是 os.environ 或者 os.environb

範例:

>>> subprocess.run(["ls", "-l"])  # doesn't capture output
CompletedProcess(args=['ls', '-l'], returncode=0)

>>> subprocess.run("exit 1", shell=True, check=True)
Traceback (most recent call last):
  ...
subprocess.CalledProcessError: Command 'exit 1' returned non-zero exit status 1

>>> subprocess.run(["ls", "-l", "/dev/null"], capture_output=True)
CompletedProcess(args=['ls', '-l', '/dev/null'], returncode=0,
stdout=b'crw-rw-rw- 1 root root 1, 3 Jan 23 16:23 /dev/null\n', stderr=b'')

Added in version 3.5.

在 3.6 版的變更: 新增 encodingerrors 參數。

在 3.7 版的變更: 添加了 text 形参,作为 universal_newlines 的一个更好理解的别名。 添加了 capture_output 形参。

在 3.12 版的變更: 针对 shell=True 改变的 Windows shell 搜索顺序。 当前目录和 %PATH% 会被替换为 %COMSPEC%%SystemRoot%\System32\cmd.exe。 因此,在当前目录中投放一个命名为 cmd.exe 的恶意程序不会再起作用。

class subprocess.CompletedProcess

run() 的返回值, 代表一个进程已经结束.

args

被用作启动进程的参数. 可能是一个列表或字符串.

returncode

子进程的退出状态码. 通常来说, 一个为 0 的退出码表示进程运行正常.

一个负值 -N 表示子进程被信号 N 中断 (仅 POSIX).

stdout

从子进程捕获到的标准输出. 一个字节序列, 或一个字符串, 如果 run() 是设置了 encoding, errors 或者 text=True 来运行的. 如果未有捕获, 则为 None.

如果你通过 stderr=subprocess.STDOUT 运行进程,标准输入和标准错误将被组合在这个属性中,并且 stderr 将为 None

stderr

捕获到的子进程的标准错误. 一个字节序列, 或者一个字符串, 如果 run() 是设置了参数 encoding, errors 或者 text=True 运行的. 如果未有捕获, 则为 None.

check_returncode()

如果 returncode 非零, 抛出 CalledProcessError.

Added in version 3.5.

subprocess.DEVNULL

可被 Popenstdin, stdout 或者 stderr 参数使用的特殊值, 表示使用特殊文件 os.devnull.

Added in version 3.3.

subprocess.PIPE

可被 Popenstdin, stdout 或者 stderr 参数使用的特殊值, 表示打开标准流的管道. 常用于 Popen.communicate().

subprocess.STDOUT

可被 Popenstderr 参数使用的特殊值, 表示标准错误与标准输出使用同一句柄。

exception subprocess.SubprocessError

此模块的其他异常的基类。

Added in version 3.3.

exception subprocess.TimeoutExpired

SubprocessError 的子类,等待子进程的过程中发生超时时被抛出。

cmd

用于创建子进程的指令。

timeout

超时秒数。

output

当被 run()check_output() 捕获时的子进程的输出。 在其它情况下将为 None。当有任何输出被捕获时这将始终为 bytes 而不考虑是否设置了 text=True。 当未检测到输出时它可能会保持为 None 而不是 b''

stdout

对 output 的别名,对应的有 stderr

stderr

当被 run() 捕获时的标准错误输出。 在其它情况下将为 None。 当有标准错误输出被捕获时这将始终为 bytes 而不考虑是否设置了 text=True。 当未检测到标准错误输出时它可能会保持为 None 而不是 b''

Added in version 3.3.

在 3.5 版的變更: 添加了 stdoutstderr 属性。

exception subprocess.CalledProcessError

SubprocessError 的子类,当一个由 check_call(), check_output()run() (附带 check=True) 运行的进程返回了非零退出状态码时将被引发。

returncode

子进程的退出状态。如果程序由一个信号终止,这将会被设为一个负的信号码。

cmd

用于创建子进程的指令。

output

子进程的输出, 如果被 run()check_output() 捕获。否则为 None

stdout

对 output 的别名,对应的有 stderr

stderr

子进程的标准错误输出,如果被 run() 捕获。 否则为 None

在 3.5 版的變更: 添加了 stdoutstderr 属性。

常用参数

为了支持丰富的使用案例, Popen 的构造函数(以及方便的函数)接受大量可选的参数。对于大多数典型的用例,许多参数可以被安全地留以它们的默认值。通常需要的参数有:

args 被所有调用需要,应当为一个字符串,或者一个程序参数序列。提供一个参数序列通常更好,它可以更小心地使用参数中的转义字符以及引用(例如允许文件名中的空格)。如果传递一个简单的字符串,则 shell 参数必须为 True (见下文)或者该字符串中将被运行的程序名必须用简单的命名而不指定任何参数。

stdin, stdoutstderr 分别指定被执行程序的标准输入、标准输出和标准错误文件句柄。 合法的值包括 None, PIPE, DEVNULL, 现存的文件描述符(一个正整数),现存的具有合法文件描述符的 file object。 当使用默认设置 None 时,将不会进行任何重定向。 PIPE 表示应当新建一个连接子进程的管道。 DEVNULL 表示将使用特殊文件 os.devnull。 此外,stderr 还可以为 STDOUT,这表示来自子进程的 stderr 数据应当被捕获到与 stdout 相同的文件句柄中。

如果指定了 encodingerrors,或者 text (也称 universal_newlines) 为真,则文件对象 stdinstdoutstderr 将会使用在此次调用中指定的 encodingerrors 或者 io.TextIOWrapper 的默认值以文本模式打开。

当构造函数的 newline 参数为 None 时。对于 stdin, 输入的换行符 '\n' 将被转换为默认的换行符 os.linesep。对于 stdoutstderr, 所有输出的换行符都被转换为 '\n'。更多信息,查看 io.TextIOWrapper 类的文档。

如果文本模式未被使用, stdinstdoutstderr 将会以二进制流模式打开。没有编码与换行符转换发生。

在 3.6 版的變更: 新增 encodingerrors 參數。

在 3.7 版的變更: 添加了 text 形参作为 universal_newlines 的别名。

備註

文件对象 Popen.stdinPopen.stdoutPopen.stderr 的换行符属性不会被 Popen.communicate() 方法更新。

如果 shell 设为 True,,则使用 shell 执行指定的指令。如果您主要使用 Python 增强的控制流(它比大多数系统 shell 提供的强大),并且仍然希望方便地使用其他 shell 功能,如 shell 管道、文件通配符、环境变量展开以及 ~ 展开到用户家目录,这将非常有用。但是,注意 Python 自己也实现了许多类似 shell 的特性(例如 glob, fnmatch, os.walk(), os.path.expandvars(), os.path.expanduser()shutil)。

在 3.3 版的變更: universal_newlines 被设为 True,则类将使用 locale.getpreferredencoding(False) 编码格式来代替 locale.getpreferredencoding()。 关于它们的区别的更多信息,见 io.TextIOWrapper

備註

在使用 shell=True 之前, 请阅读 Security Considerations 段落。

这些选项以及所有其他选项在 Popen 构造函数文档中有更详细的描述。

Popen 构造函数

此模块的底层的进程创建与管理由 Popen 类处理。它提供了很大的灵活性,因此开发者能够处理未被便利函数覆盖的不常见用例。

class subprocess.Popen(args, bufsize=-1, executable=None, stdin=None, stdout=None, stderr=None, preexec_fn=None, close_fds=True, shell=False, cwd=None, env=None, universal_newlines=None, startupinfo=None, creationflags=0, restore_signals=True, start_new_session=False, pass_fds=(), *, group=None, extra_groups=None, user=None, umask=-1, encoding=None, errors=None, text=None, pipesize=-1, process_group=None)

在一个新的进程中执行子程序。 在 POSIX 上,该类会使用类似于 os.execvpe() 的行为来执行子程序。 在 Windows 上,该类会使用 Windows CreateProcess() 函数。 Popen 的参数如下。

args 应当是一个程序参数的序列或者是一个单独的字符串或 path-like object。 默认情况下,如果 args 是序列则要运行的程序为 args 中的第一项。 如果 args 是字符串,则其解读依赖于具体平台,如下所述。 请查看 shellexecutable 参数了解其与默认行为的其他差异。 除非另有说明,否则推荐以序列形式传入 args

警告

为了最大化可靠性,请使用可执行文件的完整限定路径。 要在 PATH 中搜索一个非限定名称,请使用 shutil.which()。 在所有平台上,传入 sys.executable 是再次启动当前 Python 解释器的推荐方式,并请使用 -m 命令行格式来启动已安装的模块。

executable (或 args 的第一项) 路径的解析方式依赖于具体平台。 对于 POSIX,请参阅 os.execvpe(),并要注意当解析或搜索可执行文件路径时,cwd 会覆盖当前工作目录而 env 可以覆盖 PATH 环境变量。 对于 Windows,请参阅 lpApplicationName 的文档以及 lpCommandLine 形参 (传给 WinAPI CreateProcess),并要注意当解析或搜索可执行文件路径时如果传入 shell=False,则 cwd 不会覆盖当前工作目录而 env 无法覆盖 PATH 环境变量。 使用完整路径可避免所有这些变化情况。

向外部函数传入序列形式参数的一个例子如下:

Popen(["/usr/bin/git", "commit", "-m", "Fixes a bug."])

在 POSIX,如果 args 是一个字符串,此字符串被作为将被执行的程序的命名或路径解释。但是,只有在不传递任何参数给程序的情况下才能这么做。

備註

将 shell 命令拆分为参数序列的方式可能并不很直观,特别是在复杂的情况下。 shlex.split() 可以演示如何确定 args 适当的拆分形式:

>>> import shlex, subprocess
>>> command_line = input()
/bin/vikings -input eggs.txt -output "spam spam.txt" -cmd "echo '$MONEY'"
>>> args = shlex.split(command_line)
>>> print(args)
['/bin/vikings', '-input', 'eggs.txt', '-output', 'spam spam.txt', '-cmd', "echo '$MONEY'"]
>>> p = subprocess.Popen(args) # Success!

特别注意,由 shell 中的空格分隔的选项(例如 -input)和参数(例如 eggs.txt )位于分开的列表元素中,而在需要时使用引号或反斜杠转义的参数在 shell (例如包含空格的文件名或上面显示的 echo 命令)是单独的列表元素。

在 Windows,如果 args 是一个序列,他将通过一个在 在 Windows 上将参数列表转换为一个字符串 描述的方式被转换为一个字符串。这是因为底层的 CreateProcess() 只处理字符串。

在 3.6 版的變更: 在 POSIX 上如果 shellFalse 并且序列包含路径类对象则 args 形参可以接受一个 path-like object

在 3.8 版的變更: 如果在Windows 上 shellFalse 并且序列包含字节串和路径类对象则 args 形参可以接受一个 path-like object

参数 shell (默认为 False)指定是否使用 shell 执行程序。如果 shellTrue,更推荐将 args 作为字符串传递而非序列。

在 POSIX,当 shell=True, shell 默认为 /bin/sh。如果 args 是一个字符串,此字符串指定将通过 shell 执行的命令。这意味着字符串的格式必须和在命令提示符中所输入的完全相同。这包括,例如,引号和反斜杠转义包含空格的文件名。如果 args 是一个序列,第一项指定了命令,另外的项目将作为传递给 shell (而非命令) 的参数对待。也就是说, Popen 等同于:

Popen(['/bin/sh', '-c', args[0], args[1], ...])

在 Windows,使用 shell=True,环境变量 COMSPEC 指定了默认 shell。在 Windows 你唯一需要指定 shell=True 的情况是你想要执行内置在 shell 中的命令(例如 dir 或者 copy)。在运行一个批处理文件或者基于控制台的可执行文件时,不需要 shell=True

備註

在使用 shell=True 之前, 请阅读 Security Considerations 段落。

bufsize 将在 open() 函数创建了 stdin/stdout/stderr 管道文件对象时作为对应的参数供应:

  • 0 表示不使用缓冲区(读取与写入是一个系统调用并且可以返回短内容)

  • 1 表示带有行缓冲(仅在 text=Trueuniversal_newlines=True 时有用)

  • 任何其他正值表示使用一个约为对应大小的缓冲区

  • 负的 bufsize (默认)表示使用系统默认的 io.DEFAULT_BUFFER_SIZE。

在 3.3.1 版的變更: bufsize 现在默认为 -1 表示启用缓冲以符合大多数代码所期望的行为。 在 Python 3.2.4 和 3.3.1 之前的版本中它错误地将默认值设为 0 即无缓冲并且允许短读取。 这是无意的失误并且与大多数代码所期望的 Python 2 的行为不一致。

executable 参数指定一个要执行的替换程序。这很少需要。当 shell=Trueexecutable 替换 args 指定运行的程序。但是,原始的 args 仍然被传递给程序。大多数程序将被 args 指定的程序作为命令名对待,这可以与实际运行的程序不同。在 POSIX, args 名作为实际调用程序中可执行文件的显示名称,例如 ps。如果 shell=True,在 POSIX, executable 参数指定用于替换默认 shell /bin/sh 的 shell。

在 3.6 版的變更: 在POSIX 上 executable 形参可以接受一个 path-like object

在 3.8 版的變更: 在Windows 上 executable 形参可以接受一个字节串和 path-like object

在 3.12 版的變更: 针对 shell=True 改变的 Windows shell 搜索顺序。 当前目录和 %PATH% 会被替换为 %COMSPEC%%SystemRoot%\System32\cmd.exe。 因此,在当前目录中投放一个命名为 cmd.exe 的恶意程序不会再起作用。

stdin, stdoutstderr 分别指定被执行程序的标准输入、标准输出和标准错误文件句柄。 合法的值包括 None, PIPE, DEVNULL, 现在的文件描述符(一个正整数),现存的具有合法文件描述符的 file object。 当使用默认设置 None 时,将不会进行任何重定向。 PIPE 表示应当新建一个连接子进程的管道。 DEVNULL 表示将使用特殊文件 os.devnull。 此外,stderr 还可以为 STDOUT,这表示来自子进程的 stderr 数据应当被捕获到与 stdout 相同的文件句柄中。

如果 preexec_fn 被设为一个可调用对象,此对象将在子进程刚创建时被调用。(仅 POSIX)

警告

preexec_fn 形参在应用程序中存在多线程时是不安全的。 子进程在 exec 被调用之前可能会死锁。

備註

如果你需要为子进程修改环境请使用 env 形参而不要在 preexec_fn 中操作。 start_new_sessionprocess_group 形参应当代替使用 preexec_fn 的代码来在子进程中调用 os.setsid()os.setpgid()

在 3.8 版的變更: preexec_fn 形参在子解释器中已不再受支持。 在子解释器中使用此形参将引发 RuntimeError。 这个新限制可能会影响部署在 mod_wsgi, uWSGI 和其他嵌入式环境中的应用。

如果 close_fds 为真值,则除 0, 12 之外的所有文件描述符都将在子进程执行前被关闭。 而当 close_fds 为假值时,文件描述符将遵循它们的可继承旗标,如 文件描述符的继承 所描述的。

在 Windows,如果 close_fds 为真, 则子进程不会继承任何句柄,除非在 STARTUPINFO.IpAttributeListhandle_list 的键中显式传递,或者通过标准句柄重定向传递。

在 3.2 版的變更: close_fds 的默认值已经从 False 修改为上述值。

在 3.7 版的變更: 在 Windows,当重定向标准句柄时 close_fds 的默认值从 False 变为 True。现在重定向标准句柄时有可能设置 close_fdsTrue。(标准句柄指三个 stdio 的句柄)

pass_fds 是一个可选的在父子进程间保持打开的文件描述符序列。提供任何 pass_fds 将强制 close_fdsTrue。(仅 POSIX)

在 3.2 版的變更: 新增 pass_fds 參數。

如果 cwd 不为 None,此函数在执行子进程前会将当前工作目录改为 cwdcwd 可以是一个字符串、字节串或 路径类对象。 在 POSIX 上,如果可执行文件路径为相对路径则此函数会相对于 cwd 来查找 executable (或 args 的第一项)。

在 3.6 版的變更: 在 POSIX 上 cwd 形参接受一个 path-like object

在 3.7 版的變更: 在 Windows 上 cwd 形参接受一个 path-like object

在 3.8 版的變更: 在 Windows 上 cwd 形参接受一个字节串对象。

 如果 restore_signals 为 true(默认值),则 Python 设置为 SIG_IGN 的所有信号将在 exec 之前的子进程中恢复为 SIG_DFL。目前,这包括 SIGPIPE ,SIGXFZ 和 SIGXFSZ 信号。 (仅 POSIX)

在 3.2 版的變更: 新增 restore_signals

如果 start_new_session 为真值则 setsid() 系统调用将在执行子进程之前在子进程中执行。

適用:POSIX

在 3.2 版的變更: 新增 start_new_session

如果 process_group 为非负整数,则 setpgid(0, value) 系统调用将在执行子进程之前在子进程中执行。

適用:POSIX

在 3.11 版的變更: 新增 process_group

如果 group 不为 None,则 setregid() 系统调用将于子进程执行之前在下级进程中进行。 如果所提供的值为一个字符串,将通过 grp.getgrnam() 来查找它,并将使用 gr_gid 中的值。 如果该值为一个整数,它将被原样传递。 (POSIX 专属)

適用:POSIX

Added in version 3.9.

如果 extra_groups 不为 None,则 setgroups() 系统调用将于子进程之前在下级进程中进行。 在 extra_groups 中提供的字符串将通过 grp.getgrnam() 来查找,并将使用 gr_gid 中的值。 整数值将被原样传递。 (POSIX 专属)

適用:POSIX

Added in version 3.9.

如果 user 不为 None,则 setreuid() 系统调用将于子进程执行之前在下级进程中进行。 如果所提供的值为一个字符串,将通过 pwd.getpwnam() 来查找它,并将使用 pw_uid 中的值。 如果该值为一个整数,它将被原样传递。 (POSIX 专属)

適用:POSIX

Added in version 3.9.

如果 umask 不为负值,则 umask() 系统调用将在子进程执行之前在下级进程中进行。

適用:POSIX

Added in version 3.9.

如果 env 不为 None,则它必须是一个为新进程定义环境变量的映射;它们将顶替继承当前环境的默认行为被使用。 这个映射在任何平台上均可以是字符串到字符串的映射或者在 POSIX 平台上也可以是字节串到字节串的映射,就像是 os.environ 或者 os.environb

備註

如果指定, env 必须提供所有被子进程需求的变量。在 Windows,为了运行一个 side-by-side assembly ,指定的 env 必须 包含一个有效的 SystemRoot

如果指定了 encodingerrors,或者如果 text 为真值,则文件对象 stdin, stdoutstderr 将使用指定的 encodingerrors 以文本模式打开,就如上文 常用参数 中所描述的。 universal_newlines 参数等同于 text 且是出于下向兼容性考虑而提供的。 在默认情况下,文件对象将以二进制模式打开。

Added in version 3.6: 新增 encodingerrors

Added in version 3.7: text 作为 universal_newlines 的一个更具可读性的别名被添加。

如果给出,startupinfo 将是一个 STARTUPINFO 对象,它会被传递给下层的 CreateProcess 函数。

如果给出,creationflags 可以是下列旗标中的一个或多个:

PIPE 被用作 stdin, stdoutstderrpipesize 可被用于改变管道的大小。 管道的大小仅会在受支持的平台上被改变(当撰写本文档时只有 Linux 支持)。 其他平台将忽略此形参。

在 3.10 版的變更: 新增 pipesize 參數。

Popen 对象支持通过 with 语句作为上下文管理器,在退出时关闭文件描述符并等待进程:

with Popen(["ifconfig"], stdout=PIPE) as proc:
    log.write(proc.stdout.read())

引發一個附帶引數 executableargscwdenv稽核事件 subprocess.Popen

在 3.2 版的變更: 新增情境管理器的支援。

在 3.6 版的變更: 现在,如果 Popen 析构时子进程仍然在运行,则析构器会发送一个 ResourceWarning 警告。

在 3.8 版的變更: 在某些情况下 Popen 可以使用 os.posix_spawn() 以获得更好的性能。在适用于 Linux 的 Windows 子系统和 QEMU 用户模拟器上,使用 os.posix_spawn() 的 Popen 构造器不再会因找不到程序等错误而引发异常,而是上下级进程失败并返回一个非零的 returncode

例外

在子进程中抛出的异常,在新的进程开始执行前,将会被再次在父进程中抛出。

被引发的最一般异常是 OSError。 例如这会在尝试执行一个不存在的文件时发生。 应用程序应当为 OSError 异常做好准备。 请注意,如果 shell=True,则 OSError 仅会在未找到选定的 shell 本身时被引发。 要确定 shell 是否未找到所请求的应用程序,必须检查来自子进程的返回码或输出。

如果 Popen 调用时有无效的参数,则一个 ValueError 将被抛出。

check_call()check_output() 在调用的进程返回非零退出码时将抛出 CalledProcessError

所有接受 timeout 形参的函数与方法,例如 run()Popen.communicate() 将会在进程退出前超时到期时引发 TimeoutExpired

此模块中定义的异常都继承自 SubprocessError

Added in version 3.3: 基类 SubprocessError 被添加。

安全考量

不同于某些其他的 popen 函数,这个库将不会隐式地选择调用系统 shell。 这意味着所有字符,包括 shell 元字符都可以被安全地传递给子进程。 如果 shell 是通过 shell=True 被显式地发起调用的,则应用程序要负责确保所有空白符和元字符被适当地转义以避免 shell 注入 安全漏洞。 在 某些平台 上,可以使用 shlex.quote() 来执行这种转义。

在 Windows 上,批处理文件 (*.bat*.cmd) 可以在系统 shell 中通过操作系统调用来启动而忽略传给该库的参数。 这可能导致根据 shell 规则来解析参数,而没有任何 Python 添加的转义。 如果你想要附带来自不受信任源的参数启动批处理文件,请考虑传入 shell=True 以允许 Python 转义特殊字符。 请参阅 gh-114539 了解相关讨论。

Popen 对象

Popen 类的实例拥有以下方法:

Popen.poll()

检查子进程是否已被终止。设置并返回 returncode 属性。否则返回 None

Popen.wait(timeout=None)

等待子进程被终止。设置并返回 returncode 属性。

如果进程在 timeout 秒后未中断,抛出一个 TimeoutExpired 异常,可以安全地捕获此异常并重新等待。

備註

stdout=PIPE 或者 stderr=PIPE 并且子进程产生了足以阻塞 OS 管道缓冲区接收更多数据的输出到管道时,将会发生死锁。当使用管道时用 Popen.communicate() 来规避它。

備註

timeout 形参不为 None 时,该函数(在 POSIX 上)将使用一个忙循环(非阻塞调用及短睡眠)来实现。 使用 asyncio 模块进行异步等待:参见 asyncio.create_subprocess_exec

在 3.3 版的變更: 新增 timeout

Popen.communicate(input=None, timeout=None)

与进程交互:将数据发送到 stdin。 从 stdout 和 stderr 读取数据,直到抵达文件结尾。 等待进程终止并设置 returncode 属性。 可选的 input 参数应为要发送到下级进程的数据,或者如果没有要发送到下级进程的数据则为 None。 如果流是以文本模式打开的,则 input 必须为字符串。 在其他情况下,它必须为字节串。

communicate() 返回一个 (stdout_data, stderr_data) 元组。如果文件以文本模式打开则为字符串;否则字节。

注意如果你想要向进程的 stdin 传输数据,你需要通过 stdin=PIPE 创建此 Popen 对象。类似的,要从结果元组获取任何非 None 值,你同样需要设置 stdout=PIPE 或者 stderr=PIPE

如果进程在 timeout 秒后未终止,一个 TimeoutExpired 异常将被抛出。捕获此异常并重新等待将不会丢失任何输出。

如果超时到期,子进程不会被杀死,所以为了正确清理一个行为良好的应用程序应该杀死子进程并完成通讯。

proc = subprocess.Popen(...)
try:
    outs, errs = proc.communicate(timeout=15)
except TimeoutExpired:
    proc.kill()
    outs, errs = proc.communicate()

備註

内存里数据读取是缓冲的,所以如果数据尺寸过大或无限,不要使用此方法。

在 3.3 版的變更: 新增 timeout

Popen.send_signal(signal)

将信号 signal 发送给子进程。

如果进程已完成则不做任何操作。

備註

在 Windows 上,SIGTERM 是 terminate() 的别名。 CTRL_C_EVENT 和 CTRL_BREAK_EVENT 可被发送给以包括 CREATE_NEW_PROCESS_GROUPcreationflags 形参来启动的进程。

Popen.terminate()

停止子进程。 在 POSIX 操作系统上此方法会发送 SIGTERM 给子进程。 在 Windows 上则会调用 Win32 API 函数 TerminateProcess() 来停止子进程。

Popen.kill()

杀死子进程。 在 POSIX 操作系统上,此函数会发送 SIGKILL 给子进程。 在 Windows 上 kill() 则是 terminate() 的别名。

下列属性也会通过类来设置以供你访问。 将它们重赋新值是不受支持的:

Popen.args

args 参数传递给 Popen -- 一个程序参数的序列或者一个简单字符串。

Added in version 3.3.

Popen.stdin

如果 stdin 参数为 PIPE,此属性是一个类似 open() 所返回对象的可写流对象。 如果指定了 encodingerrors 参数或者 textuniversal_newlines 参数为 True,则这个流将是一个文本流,否则将是一个字节流。 如果 stdin 参数不为 PIPE,则此属性将为 None

Popen.stdout

如果 stdout 参数为 PIPE,此属性是一个类似 open() 所返回对象的可读流对象。 从流中读取将会提供来自子进程的输出。 如果 encodingerrors 参数被指定或者 textuniversal_newlines 参数为 True,则这个流将是一个文本流,否则将是一个字节流。 如果 stdout 参数不为 PIPE,则此属性将为 None

Popen.stderr

如果 stderr 参数为 PIPE,此属性是一个类似 open() 所返回对象的可读流对象。 从流中读取将会提供来自子进程的错误输出。 如果 encodingerrors 参数被指定或者 textuniversal_newlines 参数为 True,则这个流将是一个文本流,否则将是一个字节流。 如果 stderr 参数不为 PIPE,则此属性将为 None

警告

使用 communicate() 而非 .stdin.write.stdout.read 或者 .stderr.read 来避免由于任意其他 OS 管道缓冲区被子进程填满阻塞而导致的死锁。

Popen.pid

子进程的进程号。

注意如果你设置了 shell 参数为 True,则这是生成的子 shell 的进程号。

Popen.returncode

子进程的返回码。 初始为 Nonereturncode 是通过在检测到进程终结时调用 poll(), wait()communicate() 等方法来设置的。

None 值表示在最近一次方法调用时进程尚未终结

一个负值 -N 表示子进程被信号 N 中断 (仅 POSIX).

Windows Popen 助手

STARTUPINFO 类和以下常数仅在 Windows 有效。

class subprocess.STARTUPINFO(*, dwFlags=0, hStdInput=None, hStdOutput=None, hStdError=None, wShowWindow=0, lpAttributeList=None)

Popen 创建时部分支持 Windows 的 STARTUPINFO 结构。接下来的属性仅能通过关键词参数设置。

在 3.7 版的變更: 仅关键词参数支持被加入。

dwFlags

一个位字段,用于确定进程在创建窗口时是否使用某些 STARTUPINFO 属性。

si = subprocess.STARTUPINFO()
si.dwFlags = subprocess.STARTF_USESTDHANDLES | subprocess.STARTF_USESHOWWINDOW
hStdInput

如果 dwFlags 被指定为 STARTF_USESTDHANDLES,则此属性是进程的标准输入句柄,如果 STARTF_USESTDHANDLES 未指定,则默认的标准输入是键盘缓冲区。

hStdOutput

如果 dwFlags 被指定为 STARTF_USESTDHANDLES,则此属性是进程的标准输出句柄。除此之外,此此属性将被忽略并且默认标准输出是控制台窗口缓冲区。

hStdError

如果 dwFlags 被指定为 STARTF_USESTDHANDLES,则此属性是进程的标准错误句柄。除此之外,此属性将被忽略并且默认标准错误为控制台窗口的缓冲区。

wShowWindow

如果 dwFlags 指定了 STARTF_USESHOWWINDOW,此属性可为能被指定为 函数 ShowWindow 的nCmdShow 的形参的任意值,除了 SW_SHOWDEFAULT。如此之外,此属性被忽略。

SW_HIDE 被提供给此属性。它在 Popenshell=True 调用时使用。

lpAttributeList

STARTUPINFOEX 给出的用于进程创建的额外属性字典,参阅 UpdateProcThreadAttribute

支持的属性:

handle_list

将被继承的句柄的序列。如果非空, close_fds 必须为 true。

当传递给 Popen 构造函数时,这些句柄必须暂时地能被 os.set_handle_inheritable() 继承,否则 OSError 将以 Windows error ERROR_INVALID_PARAMETER (87) 抛出。

警告

在多线程进程中,请谨慎使用,以便在将此功能与对继承所有句柄的其他进程创建函数——例如 os.system() 的并发调用——相结合时,避免泄漏标记为可继承的句柄。这也应用于临时性创建可继承句柄的标准句柄重定向。

Added in version 3.7.

Windows 常数

subprocess 模块曝出以下常数。

subprocess.STD_INPUT_HANDLE

标准输入设备,这是控制台输入缓冲区 CONIN$

subprocess.STD_OUTPUT_HANDLE

标准输出设备。最初,这是活动控制台屏幕缓冲区 CONOUT$

subprocess.STD_ERROR_HANDLE

标准错误设备。最初,这是活动控制台屏幕缓冲区 CONOUT$

subprocess.SW_HIDE

隐藏窗口。另一个窗口将被激活。

subprocess.STARTF_USESTDHANDLES

指明 STARTUPINFO.hStdInput, STARTUPINFO.hStdOutputSTARTUPINFO.hStdError 属性包含额外的信息。

subprocess.STARTF_USESHOWWINDOW

指明 STARTUPINFO.wShowWindow 属性包含额外的信息。

subprocess.CREATE_NEW_CONSOLE

新的进程将有新的控制台,而不是继承父进程的(默认)控制台。

subprocess.CREATE_NEW_PROCESS_GROUP

用于指明将创建一个新的进程组的 Popen creationflags 形参。 这个旗标对于在子进程上使用 os.kill() 来说是必须的。

如果指定了 CREATE_NEW_CONSOLE 则这个旗标会被忽略。

subprocess.ABOVE_NORMAL_PRIORITY_CLASS

用于指明一个新进程将具有高于平均的优先级的 Popen creationflags 形参。

Added in version 3.7.

subprocess.BELOW_NORMAL_PRIORITY_CLASS

用于指明一个新进程将具有低于平均的优先级的 Popen creationflags 形参。

Added in version 3.7.

subprocess.HIGH_PRIORITY_CLASS

用于指明一个新进程将具有高优先级的 Popen creationflags 形参。

Added in version 3.7.

subprocess.IDLE_PRIORITY_CLASS

用于指明一个新进程将具有空闲(最低)优先级的 Popen creationflags 形参。

Added in version 3.7.

subprocess.NORMAL_PRIORITY_CLASS

用于指明一个新进程将具有正常(默认)优先级的 Popen creationflags 形参。

Added in version 3.7.

subprocess.REALTIME_PRIORITY_CLASS

用于指明一个新进程将具有实时优先级的 Popen creationflags 形参。 你应当几乎永远不使用 REALTIME_PRIORITY_CLASS,因为这会中断管理鼠标输入、键盘输入以及后台磁盘刷新的系统线程。 这个类只适用于直接与硬件“对话”,或者执行短暂任务具有受限中断的应用。

Added in version 3.7.

subprocess.CREATE_NO_WINDOW

指明一个新进程将不会创建窗口的 Popen creationflags 形参。

Added in version 3.7.

subprocess.DETACHED_PROCESS

指明一个新进程将不会继承其父控制台的 Popen creationflags 形参。 这个值不能与 CREATE_NEW_CONSOLE 一同使用。

Added in version 3.7.

subprocess.CREATE_DEFAULT_ERROR_MODE

指明一个新进程不会继承调用方进程的错误模式的 Popen creationflags 形参。 新进程会转为采用默认的错误模式。 这个特性特别适用于运行时禁用硬错误的多线程 shell 应用。

Added in version 3.7.

subprocess.CREATE_BREAKAWAY_FROM_JOB

指明一个新进程不会关联到任务的 Popen creationflags 形参。

Added in version 3.7.

较旧的高阶 API

在 Python 3.5 之前,这三个函数组成了 subprocess 的高阶 API。 现在你可以在许多情况下使用 run(),但有大量现在代码仍会调用这些函数。

subprocess.call(args, *, stdin=None, stdout=None, stderr=None, shell=False, cwd=None, timeout=None, **other_popen_kwargs)

运行由 args 所描述的命令。 等待命令完成,然后返回 returncode 属性。

需要捕获 stdout 或 stderr 的代码应当改用 run():

run(...).returncode

要屏蔽 stdout 或 stderr,可提供 DEVNULL 这个值。

上面显示的参数只是常见的一些。 完整的函数签名与 Popen 构造器的相同 —— 此函数会将所提供的 timeout 之外的全部参数直接传递给目标接口。

備註

请不要在此函数中使用 stdout=PIPEstderr=PIPE。 如果子进程向管道生成了足以填满 OS 管理缓冲区的输出而管道还未被读取时它将会阻塞。

在 3.3 版的變更: 新增 timeout

在 3.12 版的變更: 针对 shell=True 改变的 Windows shell 搜索顺序。 当前目录和 %PATH% 会被替换为 %COMSPEC%%SystemRoot%\System32\cmd.exe。 因此,在当前目录中投放一个命名为 cmd.exe 的恶意程序不会再起作用。

subprocess.check_call(args, *, stdin=None, stdout=None, stderr=None, shell=False, cwd=None, timeout=None, **other_popen_kwargs)

附带参数运行命令。 等待命令完成。 如果返回码为零则正常返回,否则引发 CalledProcessErrorCalledProcessError 对象将在 returncode 属性中保存返回码。 如果 check_call() 无法开始进程则它将传播已被引发的异常。

需要捕获 stdout 或 stderr 的代码应当改用 run():

run(..., check=True)

要屏蔽 stdout 或 stderr,可提供 DEVNULL 这个值。

上面显示的参数只是常见的一些。 完整的函数签名与 Popen 构造器的相同 —— 此函数会将所提供的 timeout 之外的全部参数直接传递给目标接口。

備註

请不要在此函数中使用 stdout=PIPEstderr=PIPE。 如果子进程向管道生成了足以填满 OS 管理缓冲区的输出而管道还未被读取时它将会阻塞。

在 3.3 版的變更: 新增 timeout

在 3.12 版的變更: 针对 shell=True 改变的 Windows shell 搜索顺序。 当前目录和 %PATH% 会被替换为 %COMSPEC%%SystemRoot%\System32\cmd.exe。 因此,在当前目录中投放一个命名为 cmd.exe 的恶意程序不会再起作用。

subprocess.check_output(args, *, stdin=None, stderr=None, shell=False, cwd=None, encoding=None, errors=None, universal_newlines=None, timeout=None, text=None, **other_popen_kwargs)

附带参数运行命令并返回其输出。

如果返回码非零则会引发 CalledProcessErrorCalledProcessError 对象将在 returncode 属性中保存返回码并在 output 属性中保存所有输出。

這等同於:

run(..., check=True, stdout=PIPE).stdout

上面显示的参数只是常见的一些。 完整的函数签名与 run() 的大致相同 —— 大部分参数会通过该接口直接传递。 存在一个与 run() 行为不同的 API 差异:传递 input=None 的行为将与 input=b'' (或 input='',具体取决于其他参数) 一样而不是使用父对象的标准输入文件处理。

默认情况下,此函数将把数据返回为已编码的字节串。 输出数据的实际编码格式将取决于发起调用的命令,因此解码为文本的操作往往需要在应用程序层级上进行处理。

此行为可以通过设置 text, encoding, errors 或将 universal_newlines 设为 True 来重载,具体描述见 常用参数run()

要在结果中同时捕获标准错误,请使用 stderr=subprocess.STDOUT:

>>> subprocess.check_output(
...     "ls non_existent_file; exit 0",
...     stderr=subprocess.STDOUT,
...     shell=True)
'ls: non_existent_file: No such file or directory\n'

Added in version 3.1.

在 3.3 版的變更: 新增 timeout

在 3.4 版的變更: 新增 input 關鍵字引數的支援。

在 3.6 版的變更: 新增 encodingerrors。細節請見 run()

Added in version 3.7: text 作为 universal_newlines 的一个更具可读性的别名被添加。

在 3.12 版的變更: 针对 shell=True 改变的 Windows shell 搜索顺序。 当前目录和 %PATH% 会被替换为 %COMSPEC%%SystemRoot%\System32\cmd.exe。 因此,在当前目录中投放一个命名为 cmd.exe 的恶意程序不会再起作用。

使用 subprocess 模块替换旧函数

在这一节中,"a 改为 b" 意味着 b 可以被用作 a 的替代。

備註

在这一节中的所有 "a" 函数会在找不到被执行的程序时(差不多)静默地失败;"b" 替代函数则会改为引发 OSError

此外,在使用 check_output() 时如果替代函数所请求的操作产生了非零返回值则将失败并引发 CalledProcessError。 操作的输出仍能以所引发异常的 output 属性的方式被访问。

在下列例子中,我们假定相关的函数都已从 subprocess 模块中导入了。

替代 /bin/sh shell 命令替换

output=$(mycmd myarg)

變成:

output = check_output(["mycmd", "myarg"])

替代 shell 管道

output=$(dmesg | grep hda)

變成:

p1 = Popen(["dmesg"], stdout=PIPE)
p2 = Popen(["grep", "hda"], stdin=p1.stdout, stdout=PIPE)
p1.stdout.close()  # Allow p1 to receive a SIGPIPE if p2 exits.
output = p2.communicate()[0]

启动 p2 之后再执行 p1.stdout.close() 调用很重要,这是为了让 p1 能在 p2 先于 p1 退出时接收到 SIGPIPE。

另外,对于受信任的输入,shell 本身的管道支持仍然可被直接使用:

output=$(dmesg | grep hda)

變成:

output = check_output("dmesg | grep hda", shell=True)

替代 os.system()

sts = os.system("mycmd" + " myarg")
# becomes
retcode = call("mycmd" + " myarg", shell=True)

註解:

  • 通过 shell 来调用程序通常是不必要的。

  • call() 返回值的编码方式与 os.system() 的不同。

  • os.system() 函数在命令运行期间会忽略 SIGINT 和 SIGQUIT 信号,但调用方必须在使用 subprocess 模块时分别执行此操作。

一个更现实的例子如下所示:

try:
    retcode = call("mycmd" + " myarg", shell=True)
    if retcode < 0:
        print("Child was terminated by signal", -retcode, file=sys.stderr)
    else:
        print("Child returned", retcode, file=sys.stderr)
except OSError as e:
    print("Execution failed:", e, file=sys.stderr)

替代 os.spawn 函数族

P_NOWAIT 範例:

pid = os.spawnlp(os.P_NOWAIT, "/bin/mycmd", "mycmd", "myarg")
==>
pid = Popen(["/bin/mycmd", "myarg"]).pid

P_WAIT 範例:

retcode = os.spawnlp(os.P_WAIT, "/bin/mycmd", "mycmd", "myarg")
==>
retcode = call(["/bin/mycmd", "myarg"])

Vector 示例:

os.spawnvp(os.P_NOWAIT, path, args)
==>
Popen([path] + args[1:])

Environment 示例:

os.spawnlpe(os.P_NOWAIT, "/bin/mycmd", "mycmd", "myarg", env)
==>
Popen(["/bin/mycmd", "myarg"], env={"PATH": "/usr/bin"})

替代 os.popen(), os.popen2(), os.popen3()

(child_stdin, child_stdout) = os.popen2(cmd, mode, bufsize)
==>
p = Popen(cmd, shell=True, bufsize=bufsize,
          stdin=PIPE, stdout=PIPE, close_fds=True)
(child_stdin, child_stdout) = (p.stdin, p.stdout)
(child_stdin,
 child_stdout,
 child_stderr) = os.popen3(cmd, mode, bufsize)
==>
p = Popen(cmd, shell=True, bufsize=bufsize,
          stdin=PIPE, stdout=PIPE, stderr=PIPE, close_fds=True)
(child_stdin,
 child_stdout,
 child_stderr) = (p.stdin, p.stdout, p.stderr)
(child_stdin, child_stdout_and_stderr) = os.popen4(cmd, mode, bufsize)
==>
p = Popen(cmd, shell=True, bufsize=bufsize,
          stdin=PIPE, stdout=PIPE, stderr=STDOUT, close_fds=True)
(child_stdin, child_stdout_and_stderr) = (p.stdin, p.stdout)

返回码以如下方式处理转写:

pipe = os.popen(cmd, 'w')
...
rc = pipe.close()
if rc is not None and rc >> 8:
    print("There were some errors")
==>
process = Popen(cmd, stdin=PIPE)
...
process.stdin.close()
if process.wait() != 0:
    print("There were some errors")

替换来自 popen2 模块的函数

備註

如果 popen2 函数的 cmd 参数是一个字符串,命令会通过 /bin/sh 来执行。 如果是一个列表,命令会被直接执行。

(child_stdout, child_stdin) = popen2.popen2("somestring", bufsize, mode)
==>
p = Popen("somestring", shell=True, bufsize=bufsize,
          stdin=PIPE, stdout=PIPE, close_fds=True)
(child_stdout, child_stdin) = (p.stdout, p.stdin)
(child_stdout, child_stdin) = popen2.popen2(["mycmd", "myarg"], bufsize, mode)
==>
p = Popen(["mycmd", "myarg"], bufsize=bufsize,
          stdin=PIPE, stdout=PIPE, close_fds=True)
(child_stdout, child_stdin) = (p.stdout, p.stdin)

popen2.Popen3popen2.Popen4 基本上类似于 subprocess.Popen,不同之处在于:

  • Popen 如果执行失败会引发一个异常。

  • capturestderr 参数被替换为 stderr 参数。

  • 必须指定 stdin=PIPEstdout=PIPE

  • popen2 默认会关闭所有文件描述符,但对于 Popen 你必须指明 close_fds=True 以才能在所有平台或较旧的 Python 版本中确保此行为。

旧式的 Shell 发起函数

此模块还提供了以下来自 2.x commands 模块的旧版函数。 这些操作会隐式地发起调用系统 shell 并且上文所描述的有关安全与异常处理一致性保证都不适用于这些函数。

subprocess.getstatusoutput(cmd, *, encoding=None, errors=None)

返回在 shell 中执行 cmd 产生的 (exitcode, output)

在 shell 中使用 Popen.check_output() 来执行字符串 cmd 并返回一个 2 元组 (exitcode, output)。 将使用 encodingerrors 来对输出进行解码;请参阅 常用参数 中的说明来了解更多细节。

末尾的一个换行符会从输出中被去除。 命令的退出码可被解读为子进程的返回码。 例如:

>>> subprocess.getstatusoutput('ls /bin/ls')
(0, '/bin/ls')
>>> subprocess.getstatusoutput('cat /bin/junk')
(1, 'cat: /bin/junk: No such file or directory')
>>> subprocess.getstatusoutput('/bin/junk')
(127, 'sh: /bin/junk: not found')
>>> subprocess.getstatusoutput('/bin/kill $$')
(-15, '')

適用:Unix 和 Windows。

在 3.3.4 版的變更: 新增對 Windows 的支援。

此函数现在返回 (exitcode, output) 而不是像 Python 3.3.3 及更早的版本那样返回 (status, output)。 exitcode 的值与 returncode 相同。

在 3.11 版的變更: 新增 encodingerrors 參數。

subprocess.getoutput(cmd, *, encoding=None, errors=None)

返回在 shell 中执行 cmd 产生的输出(stdout 和 stderr)。

类似于 getstatusoutput(),但退出码会被忽略并且返回值为包含命令输出的字符串。 例如:

>>> subprocess.getoutput('ls /bin/ls')
'/bin/ls'

適用:Unix 和 Windows。

在 3.3.4 版的變更: 新增對 Windows 的支援

在 3.11 版的變更: 新增 encodingerrors 參數。

註解

在 Windows 上将参数列表转换为一个字符串

在 Windows 上,args 序列会被转换为可使用以下规则来解析的字符串(对应于 MS C 运行时所使用的规则):

  1. 参数以空白符分隔,即空格符或制表符。

  2. 用双引号标示的字符串会被解读为单个参数,而不再考虑其中的空白符。 一个参数可以嵌套用引号标示的字符串。

  3. 带有一个反斜杠前缀的双引号会被解读为双引号字面值。

  4. 反斜杠会按字面值解读,除非它是作为双引号的前缀。

  5. 如果反斜杠被作为双引号的前缀,则每个反斜杠对会被解读为一个反斜杠字面值。 如果反斜杠数量为奇数,则最后一个反斜杠会如规则 3 所描述的那样转义下一个双引号。

也參考

shlex

此模块提供了用于解析和转义命令行的函数。

禁用 vfork()posix_spawn()

在 Linux 上,subprocess 默认会在内部使用 vfork() 系统调用而不是 fork(),只要这样做是安全的。 这极大地提升了性能。

如果你遇到了在预想中非常不正常的需要防止 vfork() 被 Python 所使用的情况,你可以将 subprocess._USE_VFORK 属性设为假值。

subprocess._USE_VFORK = False  # See CPython issue gh-NNNNNN.

设置该值对于 posix_spawn() 的使用没有影响,它可以在内部使用在其 libc 实现中的 vfork()。 如果你需要防止其被使用则可利用类似的 subprocess._USE_POSIX_SPAWN 属性。

subprocess._USE_POSIX_SPAWN = False  # See CPython issue gh-NNNNNN.

在任何 Python 版本上将这些属性设为假值都是安全的。 它们在不受支持的旧版本上将没有任何效果。 请不要假定这些属性都是可读的。 尽管它们被如此命名,但将其设为真值并不表示对应的函数将被使用,只表示有这样的可能性。

当你不得不使用这些私有属性并遇到问题时请随时提交问题并附带你所看到的问题的重现方式。 请从你代码中的某条注释链接到该问题。

Added in version 3.8: _USE_POSIX_SPAWN

Added in version 3.11: _USE_VFORK