核心概念

在 Python 中操作 PowerShell,主要有两种方式：

1. 子流程调用：Python 启动一个子进程，这个进程就是 powershell.exe，Python 和 PowerShell 之间通过命令行参数和标准输入/输出进行通信，这是最常见、最稳定的方式，因为它不依赖于任何 Windows 特定的 COM 接口。
2. COM 对象调用：Python 通过 Windows 的 COM (Component Object Model) 接口直接与 PowerShell 引擎交互，这种方式更底层，性能可能更好，但更复杂，且只能在 Windows 上运行。

下面我将重点介绍基于子流程调用的库，因为它们是跨平台（只要目标机器有 PowerShell）、更简单、更健壮的首选。

subprocess - Python 内置库 (基础)

这是最基础的方法，不安装任何第三方库即可使用，它直接执行 PowerShell 命令并捕获输出。

优点：

• 无需安装，Python 标准库自带。
• 功能强大,可以执行任何命令。

缺点：

• 代码稍显冗长。
• 需要手动处理输出、错误和编码问题。
• 管理复杂脚本（如多行脚本、带参数的脚本）比较麻烦。

示例代码

import subprocess
# 1. 执行一个简单的命令
try:
    # encoding='utf-8-sig' 可以处理 PowerShell 输出中的 BOM 头
    result = subprocess.run(
        ["powershell", "-Command", "Get-Process | Select-Object -First 5"],
        capture_output=True,
        text=True,
        check=True,  # 如果命令返回非零退出码，则抛出 CalledProcessError
        encoding='utf-8-sig'
    )
    print("--- 成功执行 ---")
    print(result.stdout)
except subprocess.CalledProcessError as e:
    print(f"命令执行失败，返回码: {e.returncode}")
    print(f"错误信息: {e.stderr}")
# 2. 传递参数给 PowerShell 命令
# 注意：参数需要用引号括起来，并且要对 Python 的字符串进行转义
hostname_to_check = "localhost"
command = f"Test-Connection -ComputerName '{hostname_to_check}' -Count 1 -Quiet"
try:
    result = subprocess.run(
        ["powershell", "-Command", command],
        capture_output=True,
        text=True,
        check=True,
        encoding='utf-8-sig'
    )
    if result.stdout.strip() == "True":
        print(f"{hostname_to_check} 在线。")
    else:
        print(f"{hostname_to_check} 离线。")
except subprocess.CalledProcessError as e:
    print(f"检查主机失败: {e.stderr}")
# 3. 执行多行 PowerShell 脚本
ps_script = """
Get-Service | Where-Object {$_.Status -eq 'Running'} | Select-Object -First 3 | Format-Table Name, DisplayName
"""
try:
    # 使用 heredoc ("""...""") 的方式传递脚本
    result = subprocess.run(
        ["powershell", "-Command", ps_script],
        capture_output=True,
        text=True,
        check=True,
        encoding='utf-8-sig'
    )
    print("\n--- 运行中的服务 ---")
    print(result.stdout)
except subprocess.CalledProcessError as e:
    print(f"脚本执行失败: {e.stderr}")

pypsrp - 功能强大的库

pypsrp 是一个专门用于与 PowerShell Remoting (WinRM) 和本地 PowerShell 会话交互的库，它通过 PowerShell 的 System.Management.Automation.PowerShell .NET 类来执行脚本，比 subprocess 更高效、更“原生”。

优点：

• 性能优于 subprocess，因为不需要启动新的 powershell.exe 进程（对于本地会话）。
• 可以更好地处理复杂的数据类型，自动将 PowerShell 对象转换为 Python 字典。
• 支持异步操作。
• 是 Ansible Windows 模块的核心依赖之一。

缺点：

• 仅支持 Windows。
• 安装和配置可能比 subprocess 稍复杂（尤其是在使用 WinRM 时）。

安装

pip install pypsrp

示例代码 (本地会话)

from pypsrp.powershell import PowerShell, Runspace
from pypsrp.wsman import WSMan
# 本地会话不需要 WSMan，直接使用进程内 Runspace
# 注意：这只能在 Windows 上运行
runspace = Runspace()
try:
    # 打开 runspace
    runspace.open()
    # 创建 PowerShell 对象
    ps = PowerShell(runspace)
    # 添加一个脚本命令
    ps.add_script("Get-Process | Select-Object -First 3")
    # 执行脚本
    ps.invoke()
    # 输出结果
    print("--- 使用 pypsrp 执行 ---")
    for output in ps.output:
        # output 已经被自动转换为字典
        print(f"进程名: {output['ProcessName']}, PID: {output['Id']}")
    # 清理
    ps.dispose()
    runspace.close()
except Exception as e:
    print(f"发生错误: {e}")

psutil - 跨平台系统信息库 (间接)

虽然 psutil 不是直接调用 PowerShell 的库，但在 Windows 上，它内部会调用 WMI（Windows Management Instrumentation），而 WMI 和 PowerShell 在底层是紧密相关的。psutil 提供了一种更高级、更 Pythonic 的方式来获取系统信息，很多信息你本来可能需要用 Get-Process, Get-Service, Get-Counter 等 PowerShell 命令来获取。

优点：

• 跨平台：同样的代码在 Linux, macOS, Windows 上都能工作。
• 简单易用：API 非常直观，psutil.process_iter()。
• 无需了解 PowerShell：你只需要知道你想获取什么系统信息即可。

缺点：

• 功能有限：它只覆盖了常见的系统监控功能，无法执行任意 PowerShell 脚本。

示例代码

import psutil
# 获取所有进程，类似于 Get-Process
print("--- 使用 psutil 获取进程 ---")
for proc in psutil.process_iter(['pid', 'name', 'username']):
    try:
        # proc.info 是一个字典，包含进程信息
        print(f"PID: {proc.info['pid']}, Name: {proc.info['name']}, User: {proc.info['username']}")
    except (psutil.NoSuchProcess, psutil.AccessDenied, psutil.ZombieProcess):
        pass
# 获取 CPU 和内存信息，类似于 Get-Counter
print("\n--- CPU 和内存使用率 ---")
print(f"CPU 使用率: {psutil.cpu_percent(interval=1)}%")
print(f"内存使用率: {psutil.virtual_memory().percent}%")
# 获取磁盘信息，类似于 Get-Volume
print("\n--- 磁盘使用情况 ---")
for partition in psutil.disk_partitions():
    try:
        usage = psutil.disk_usage(partition.mountpoint)
        print(f"盘符: {partition.device}, 总空间: {usage.total / (1024**3):.2f} GB, 已用: {usage.used / (1024**3):.2f} GB")
    except PermissionError:
        # 某些系统盘可能没有访问权限
        print(f"盘符: {partition.device} [无访问权限]")

wmi - 直接操作 WMI

WMI (Windows Management Instrumentation) 是 Windows 系统管理的核心，PowerShell 也大量使用它。wmi 库允许你直接通过 Python 访问 WMI 类，这在某些场景下比调用 PowerShell 命令更快、更直接。

优点：

• 直接访问 WMI,性能高。
• 可以获取非常底层的系统信息。

缺点：

• 仅限 Windows。
• WMI 的学习曲线比 PowerShell 更陡峭。
• 库可能不如 psutil 或 pypsrp 活跃。

安装

pip install wmi

示例代码

import wmi
# 创建 WMI 连接
c = wmi.WMI()
# 获取所有正在运行的进程，类似于 Get-Process
print("--- 使用 wmi 获取进程 ---")
for process in c.Win32_Process():
    print(f"PID: {process.ProcessId}, Name: {process.Name}")
    # 通常我们只取前几个，否则输出会很长
    break 
# 获取 BIOS 信息
print("\n--- BIOS 信息 ---")
for bios in c.Win32_BIOS():
    print(f"制造商: {bios.Manufacturer}, 序列号: {bios.SerialNumber}")
# 获取网络适配器信息
print("\n--- 网络适配器 ---")
for nic in c.Win32_NetworkAdapterConfiguration(IPEnabled=True):
    print(f"IP 地址: {nic.IPAddress[0] if nic.IPAddress else 'N/A'}")

总结与选择建议

最佳实践

1. 从 subprocess 开始：对于绝大多数任务，使用 Python 内置的 subprocess 模块就足够了，它简单、可靠且无处不在。
2. 处理编码：始终使用 encoding='utf-8-sig'，这能很好地处理 PowerShell 输出中可能存在的 UTF-8 BOM 头,避免乱码。
3. 错误处理：使用 try...except subprocess.CalledProcessError 来捕获 PowerShell 命令执行失败的情况，并检查 e.stderr 获取详细的错误信息。
4. 参数传递：当向 PowerShell 命令传递字符串参数时，务必用单引号 () 括起来,以避免空格等问题。
5. 选择高级库：如果你的脚本需要频繁地与 PowerShell 交互，或者性能是瓶颈，再考虑使用 pypsrp，如果你只是需要一些系统信息，psutil 通常是更好的选择。