[apue] getopt 可能重排參數

看第21章時，介紹到瞭解析命令行的神器 getopt，瞭解了 linux 下處理通用命令行的方法。

命令行可分為參數與選項，其中不帶 - 或 -- 首碼的為參數，對一個命令而言數量是固定的，多個參數之間的順序也是固定的（不然命令沒法區分）；而選項就是帶 - 或 -- 首碼的，可有可沒有的，由用戶的輸入決定，另外選項也可以有自己的跟隨參數，它們之間是沒有順序的。比如說：

> wget -c http://strawberryperl.com/download/5.30.2.1/strawberry-perl-5.30.2.1-32bit.msi

這個 wget 命令行有兩個輸入，一個是選項 -c，表示斷點續傳；一個是參數 url，就是後面這一串下載的地址。

當然這隻是一個簡單的例子，並沒有多個參數，也沒有多個選項，選項也沒有帶自己的參數。後面我們會自己做一個複雜的例子，來做驗證。

回到 getopt，它的作用就是簡化對這些輸入的處理。

如何簡化呢，就是通過定義一個可接受的選項“模板”，然後通過不停調用 getopt 來將所有選項解析出來，

最後剩下的就是不能被識別的參數了，但是這種場景就簡單了，只需按順序處理它們即可。

下麵是一個用來作驗證的例子：

getopt.c

 1 #include "../apue.h"
 2 int main (int argc, char *argv[])
 3 {
 4     int c, i; 
 5     char fmt[1024] = { 0 }; 
 6     char *abc = "abcdefghijklmnopqrtsuvwxyz"; 
 7     char *ABC = "A:B:C:D:E:F:G:H:I:J:K:L:M:N:O:P:Q:R:S:T:U:V:W:X:Y:Z:"; 
 8     strcat (fmt, abc); 
 9     strcat (fmt, ABC); 
10     while ((c = getopt (argc, argv, fmt)) != -1) {
11         printf ("got option [%d]: '%c' ('%c')", optind, c, optopt); 
12         if (optarg)
13             printf (" arg: '%s'", optarg); 
14 
15         printf ("\n"); 
16     }
17 
18     printf ("end up at %d\n", optind); 
19     if (optind < argc)
20         printf ("some argument left, from %s\n", argv[optind]); 
21     exit (1); 
22 }

這個例子比較“貪心”，定義了所有的字母做選項，其中小寫字母不帶參數，大寫字母均帶參數。最後列印解析不了的參數。

它可以用來驗證 getopt 有沒有正確的執行：

$ ./getopt -a -b -c -A 1 -B 2 -C 3 admin 123qwe
got option [2]: 'a' ('')
got option [3]: 'b' ('')
got option [4]: 'c' ('')
got option [6]: 'A' ('') arg: '1'
got option [8]: 'B' ('') arg: '2'
got option [10]: 'C' ('') arg: '3'
end up at 10
some argument left, from admin

列印了一些 getopt 相關設施 (optind/optarg/optopt) 的返回值，以便可以觀察它們隨著選項解析後的變化。

其中中括弧中的是 optind 代表的值，表示下一個輸入在 argv 中的位置。

當所有選項解析完成後，這個位置將被更新到結尾或第一個參數的位置（如果有）。

我一直有個疑問，如果當參數夾雜在選項中時，這個位置是定位到哪裡呢？

如果定位到那個參數的位置，那麼應用在向後遍歷剩餘參數時，豈不是會遍歷到已經解析的選項？

如果不是，那豈不是漏掉了一個參數？

於是我用這個小程式做了個測試，就像這樣：

$ ./getopt -a -b admin -c -A 1 -B 2 123qwe -C 3
got option [2]: 'a' ('')
got option [3]: 'b' ('')
got option [5]: 'c' ('')
got option [7]: 'A' ('') arg: '1'
got option [9]: 'B' ('') arg: '2'
got option [12]: 'C' ('') arg: '3'
end up at 10
some argument left, from admin

這次我把用戶名參數放在了 -b 與 -c 之間，把密碼參數放在了 -B 與 -C 之間。

可以看到，各個選項都解析出來了，沒有漏掉；而參數貌似也是正確的。

等等，這個optind顯示位置是 argv[10]，也就是說 admin 位於 argv[10]，但是明明它是 argv[3] 啊！

而且解析完 -C 時 optind 已經到了 12 就是結尾了，怎麼最後又倒回去了?

為瞭解釋這種種謎團，在解析完成後加入以下兩句代碼，列印解析後的命令行：

1     for (i = 0; i<argc; ++ i)
2         printf ("%s  ", argv[i]); 
3 
4     printf ("\n"); 

新的程式執行輸出如下：

$ ./getopt -a -b admin -c -A 1 -B 2 123qwe -C 3
got option [2]: 'a' ('')
got option [3]: 'b' ('')
got option [5]: 'c' ('')
got option [7]: 'A' ('') arg: '1'
got option [9]: 'B' ('') arg: '2'
got option [12]: 'C' ('') arg: '3'
end up at 10
./getopt  -a  -b  -c  -A  1  -B  2  -C  3  admin  123qwe  
some argument left, from admin

原來是命令行參數順序被重新排列了。

所有選項經過解析後排在了參數之前，而參數保持輸入時的順序被排列在選項後面。

這樣通過 optind 進行遍歷，就會得到原順序的參數輸入，perfect !

通過 man 3 getopt 也發現了這樣描述：

       By  default, getopt() permutes the contents of argv as it scans, so that eventually
       all the non-options are at the end. 

其它的謎團也迎刃而解。

其實回過頭來想，這種 permute argv 參數的成本幾乎沒有，就是移動幾個指針的指向而已，可以說用最小的代價完成了最大的收益。

當然了，getopt 也不是萬能的，例如在選項中有重覆的輸入時，就需要你來處理它們了（不做特別處理的話是後面的選項覆蓋前面的）。