【Python】执行系统命令

引言

Python 编程中可能会需要调用系统命令。本文以一段测试网络连通性的代码来演示如何执行系统命令，并获取输出结果。

教程 os.system😐

import os


def ping(ip):
    os.system(f'ping {ip}')


if __name__=='__main__':
    ping(input('please enter the ip to ping: '))

执行上述代码，输入 baidu.com 并回车，控制台就会打印 ping 结果。

os.system 调用标准 C 函数来实现命令在子进程中执行。它会将命令执行的任何输出重定向到解释器（我们这里是 Python 解释器）的标准输出流。其返回值是进程的退出码，反映进程的退出状态，在 Windows 和 Unix 系统上会有所不同。实测是 Windows 系统上的退出码是 0，表示命令成功执行并关闭进程。

>>> import os
>>> os.system('pwd') 
/c/Users/87897/Desktop
0

os.popen😊

os.system 函数返回值是进程退出码，无法获取命令执行输出结果。而 os.popen 通过管道的方式连接到执行进程，可灵活地获得命令执行的输出。其返回值是一个连接到管道的打开文件对象，可以根据模式是 r (默认值) 还是 w 来读取或写入。

根据 os.popen 的特性，我们可以将上述代码简单变动一下：不在控制台打印 ping 结果，而是将其保存在一个名为 ping.log 的日志文件中，方便后续的 debug 或审查。

import os


def ping(ip):
    with open('ping.log', 'a', encoding='utf-8') as fw:
        with os.popen(f'ping {ip}', mode='r') as fr:
            fw.write(fr.read())


if __name__ == '__main__':
    ping(input('please enter the ip to ping: '))

subprocess😁

import subprocess


def ping(ip):
    p = subprocess.run(
        f'ping {ip}',
        capture_output=True,
        text=True
    )
    return p.stdout


if __name__ == '__main__':
    print(ping(input('please enter the ip to ping: ')))

官方开发 subprocess 模块就是为了替换 os.system 和 os.popen，因此更推荐使用 subprocess。通过 subprocess.run 函数开一个子进程来执行系统命令。如果指定 capture_output=True，将返回一个 CompletedProcess 的类实例，该类的 stdout 属性可查看命令的输出结果。

提示

如果想让一行执行多条关联命令，比如：先 cd 到一个目录，然后在该目录下新建文件夹，可以用 & 符号将多条命令连接起来，实例代码如下。

import os


def func():
    os.system('cd test & mkdir main')


if __name__=='__main__':
    func()

如果多条命令没有依赖关系的话，直接多调用几次函数，然后从上到下顺序执行。

如果执行的命令的时候需要进行人机交互（例如 SSH 远程连接服务器时需要输入密码），可以考虑使用 pexpect 库，这是一个 Python 第三方库，用来启动一个子进程，并对其进行自动化控制。其常规用法如下：

1. 使用 spawn 方法来执行程序
2. 使用 expect方法等待程序打印输入提示关键字
3. 使用 send/sendline 方法发送字符串到程序

但该库目前仅支持 Unix 系统，对 Windows 系统的支持非常有限，请根据需求选择。

注意

上述所有执行系统命令的方式都有被注入恶意脚本的风险。因此，在实际应用场景下，要设置过滤策略，进行代码漏洞排查。

例如，下方的代码就在 ping 的同时添加了一条删除整个 test 文件夹的命令：

import os


def ping(ip):
    os.system(f'ping {ip} & rm -rf test/')


if __name__ == '__main__':
    ping(input('please enter the ip to ping: '))

如果把 rm -rf test/ 改为 rm -rf /，那就是删除整个系统文件了，所以一定要慎用！

参考

os.system 官方文档 os.popen 官方文档 subprocess 官方文档 Python学习之OS库的system函数 Python模块Pexpect详解 python pexpect模块的使用