在 Python 中执行 Linux 命令有多种方法，每种方法都有其适用场景，下面我将从最基础到最推荐的方式,为你详细介绍这些方法。

核心概念

在开始之前,需要理解两个关键概念：

1. 标准输出: 命令执行后返回的文本结果。
2. 标准错误: 命令执行过程中发生的错误信息。

一个健壮的脚本应该能同时捕获这两者。

os.system() - 最简单，但不推荐

这是最直接、最简单的方法,它就像在终端里直接输入命令一样。

• 特点：
  • 执行命令，但无法获取命令的输出结果。
  • 返回命令的退出状态码（0 表示成功，非 0 表示失败）。
  • 会直接将命令的输出（包括标准输出和标准错误）打印到你的 Python 脚本的终端上。
• 适用场景：当你只想执行一个命令，不关心它的返回值，也不需要捕获其输出时（创建一个目录、设置一个环境变量）。
• 缺点：无法将命令的输出作为字符串在 Python 程序中进行后续处理。

import os
# 执行一个简单的命令，打印当前工作目录
# 注意：输出会直接显示在终端，而不是被变量捕获
return_code = os.system('pwd')
print(f"命令执行完毕，退出状态码是: {return_code}")

os.popen() - 可以获取输出，但已过时

os.popen() 打开一个管道，允许你执行命令并读取或写入它的标准输入/输出。

• 特点：
  • 可以获取命令的标准输出。
  • 返回一个文件对象，你需要调用 .read() 方法来读取输出。
  • 需要手动关闭管道（p.close()）。
• 适用场景：比 os.system() 更灵活，可以获取输出,但已经有更好的替代方案。
• 缺点：语法稍显繁琐，且被认为是“过时”的 API，官方文档推荐使用 subprocess 模块。

import os
# 使用 'r' 模式打开管道，用于读取命令的输出
p = os.popen('ls -l')
# 读取所有输出
output = p.read()
print("获取到的输出是:")
print(output)
# 关闭管道
p.close()
# 也可以获取退出状态码
status = p.close()
if status:
    print(f"命令执行失败，状态码: {status}")
else:
    print("命令执行成功")

subprocess 模块 - 现代、灵活、强大的首选

这是目前官方推荐、功能最全面、最安全的方法，它旨在替代 os.system 和 os.popen 等旧方法。

subprocess 提供了多个函数,以满足不同的需求。

1 subprocess.run() - 推荐的通用方法 (Python 3.5+)

这是最常用、最推荐的函数，它封装了所有常用功能,非常灵活。

基本用法：执行命令并获取输出

import subprocess
# 1. 执行一个简单的命令，获取输出
# check=True: 如果命令返回非零退出码（即失败），会抛出 CalledProcessError 异常
# text=True: 将输出解码为文本（字符串），而不是字节
# capture_output=True: 捕获标准输出和标准错误
try:
    result = subprocess.run(['ls', '-l'], check=True, text=True, capture_output=True)
    print("命令执行成功！")
    print(f"标准输出:\n{result.stdout}")
    # print(f"标准错误:\n{result.stderr}") # 如果命令有错误输出，可以在这里查看
    print(f"返回码: {result.returncode}")
except subprocess.CalledProcessError as e:
    print(f"命令执行失败，返回码: {e.returncode}")
    print(f"标准错误:\n{e.stderr}")

重要参数说明：

• args: 命令列表。最佳实践是始终将命令和参数作为列表传递，这样可以避免 shell 注入的风险。['ls', '-l'] 而不是 'ls -l'。
• shell=False (默认): 不通过 shell 执行，更安全，如果需要使用 shell 特性（如管道 、通配符 ），需要设置为 True,但要小心注入风险。
• capture_output=True: 捕获标准输出和标准错误。
• stdout / stderr: 可以分别指定捕获到的输出。stdout=subprocess.PIPE。
• text=True: 将输出解码为文本，默认是字节，可以用 universal_newlines=True 达到同样效果。
• check=False (默认): 如果命令返回非零退出码，不抛出异常，设置为 True 时，会抛出 CalledProcessError 异常。
• input: 可以向命令的标准输入传递字符串。

2 subprocess.Popen() - 最底层、最灵活

run() 函数实际上是对 Popen() 的封装，当你需要更精细的控制时（与进程进行实时交互、并行运行多个命令），就需要使用 Popen。

• 特点：
  • 不会等待命令执行完成就返回，而是立即返回一个 Popen 对象。
  • 你需要手动调用 poll() 或 wait() 来检查进程状态。
  • 可以通过 communicate() 方法来获取输出和错误,并等待进程结束。

import subprocess
# 使用 Popen 启动进程
process = subprocess.Popen(['ls', '-l'], stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, text=True)
# communicate() 会等待进程结束，然后返回 (stdout, stderr) 元组
stdout, stderr = process.communicate()
print("命令执行完毕")
print(f"标准输出:\n{stdout}")
if stderr:
    print(f"标准错误:\n{stderr}")
print(f"返回码: {process.returncode}")

3 subprocess.call() 和 subprocess.check_call()

这是 run() 出现之前的函数，现在仍然可用，但功能不如 run() 强大。

• subprocess.call(): 执行命令，等待其完成，返回退出码,不捕获输出。
• subprocess.check_call(): 类似 call()，但如果命令返回非零退出码，会抛出 CalledProcessError 异常。

import subprocess
# call() 的用法
return_code = subprocess.call(['echo', 'Hello from call'])
print(f"call() 的返回码: {return_code}")
# check_call() 的用法
try:
    subprocess.check_call(['false']) # 'false' 命令总是返回非零
except subprocess.CalledProcessError as e:
    print(f"check_call() 捕获到错误: {e}")

总结与最佳实践

最佳实践建议

1. 总是使用 subprocess.run() 作为你的默认选择。 它能满足 99% 的需求,并且是官方推荐的现代方法。
2. 将命令和参数作为列表传递。subprocess.run(['grep', 'hello', 'file.txt'])，而不是 subprocess.run('grep hello file.txt')，这样可以避免 shell 注入漏洞。
3. 明确指定 text=True,除非你确实需要处理原始字节。
4. 使用 check=True 来处理命令执行失败的情况,这能让你的脚本更健壮。
5. 仅在需要 shell 特性（如管道 command1 \| command2）时，才设置 shell=True,并确保你完全理解其中的安全风险。