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前言

日常开发使用到的命令行工具大都支持如下特性：

• 文档自动生成（如 -h --help）
• 多级子命令（如 docker exec -it）
• 支持参数（如 ls -color=auto）
• 长短选项（如 -v 和 --verbose）
• 全局选项（如 docker -D run -d nginx）
• Tab 自动补全

本文就探讨一下 Go 语言中如何写一个拥有类似特性的命令行程序。

os.Args

类似于 shell 中的 $1 $2 ，在 Go 中可以使用 os.Args 来获取命令行参数，这种临时使用一两个参数还可以，代码可维护性太差了，不推荐使用。

其中 Args[0] 是程序的名称，Args[1] 是第一个参数，依此类推。

flag 快速开始

Go 标准库自带的 flag 包可以实现简单的命令行解析，我们模仿一下 ls 命令的参数，示例如下：

func main() {
    // 直接定义 flag，返回值为指针
    all := flag.Bool("all", true, "do not ignore entries starting with .")
    color := flag.String("color", "omitted", "colorize the output")

    // 也可以将 flag 绑定到变量
    var almostAll bool
    flag.BoolVar(&almostAll, "almost-all", false, "do not list implied . and ..")

    // 除过上面的 Bool String 还有 Int Float64 等其他常用类型

    flag.Parse()

    // Parse 后就可以获取到具体参数的值
    fmt.Println(*all, *color, almostAll)
}

可以看到非常简单的几行代码，就实现了一个还不错的命令行小工具，支持 - 和 -- （效果是一致的），对于非 bool 类型的 flag 其值支持 -flag=val 或者 -flag val。

长短选项

短选项书写快捷，适合在终端下面执行，而长选项可读性高，适合在脚本中书写，通过共享一个变量，即可达到此效果

func main() {
    var name string
    defaultVal := "tom"
    useage := "your name"
    flag.StringVar(&name, "n", defaultVal, useage+" (shorthand)")
    flag.StringVar(&name, "name", defaultVal, useage)
    flag.Parse()

    fmt.Println(name)
}

自定义类型

flag 也支持我们自定义参数的类型，方便我们对参数的格式，输出形式做更加自由的处理，更好的封装。

type Durations []time.Duration

func (d *Durations) String() string {
    return fmt.Sprint(*d)
}

func (d *Durations) Set(value string) error {
    // 支持逗号分割的参数，如：-d 1m,2s,1h
    // 也支持 -d 1m -d 2s -d 1h 这种写法
    // 如果不想 -d 被指定多次，可以加上这段 if 逻辑
    // if len(*d) > 0 {
    // return errors.New("-d flag already set")
    // }

    for _, v := range strings.Split(value, ",") {
        duration, err := time.ParseDuration(v)
        if err != nil {
            return err
        }
        *d = append(*d, duration)
    }

    return nil
}

func main() {
    var param Durations
    // 第一个参数是接口类型，我们自定义的 Durations 只需要实现 String() 和 Set() 方法即可
    flag.Var(&param, "d", "time duration, comma-separated list")
    flag.Parse()
    fmt.Println(param)
}

二级子命令

在说二级子命令前，我们先看一下 flag 的核心流程，帮助我们更好的理解二级子命令的实现。

// src/flag/flag.go

// 代表了每一个 flag，如 --name=tom
type Flag struct {
    Name     string // name as it appears on command line
    Usage    string // help message
    Value    Value  // value as set
    DefValue string // default value (as text); for usage message
}

// 代表本次命令输出的所有 flag ，如 -l --size=10 --verbose
type FlagSet struct {
    Usage func()

    name          string
    parsed        bool
    actual        map[string]*Flag
    formal        map[string]*Flag
    args          []string // arguments after flags
    errorHandling ErrorHandling
    output        io.Writer // nil means stderr; use Output() accessor
}

在快速开始的代码中，核心代码就两句，就对应了 flag 的流程，先注册后解析。

color := flag.String("color", "omitted", "colorize the output")
flag.Parse()

追着 flag.String 可以看到它其实调用的是 CommandLine.String，CommandLine 是一个全局的 FlagSet 实例，最终 flag.String 会调用 FlagSet 的 Var 方法，完成所有命令的注册。

// src/flag/flag.go

func String(name string, value string, usage string) *string {
    return CommandLine.String(name, value, usage)
}

var CommandLine = NewFlagSet(os.Args[0], ExitOnError)

// 省略到校验的一部分逻辑，可以看到核心就是 f.formal[name] = flag
func (f *FlagSet) Var(value Value, name string, usage string) {
    // ...

    // Remember the default value as a string; it won't change.
    flag := &Flag{name, usage, value, value.String()}
    // ...

    if f.formal == nil {
        f.formal = make(map[string]*Flag)
    }
    f.formal[name] = flag
}

flag.Parse 则最终调用的是 FlagSet 的 Parse 方法，完成实际输入值的解析。

func (f *FlagSet) Parse(arguments []string) error {
    f.parsed = true
    f.args = arguments
    for { // 循环直到所有的 flag 都解析完成
        seen, err := f.parseOne()
        if seen {
            continue
        }
        // ...
    }
    return nil
}

在理解了上面了流程后，我们就基于 FlagSet 来模仿一下 docker 的二级命令，代码如下：

type MyFlagSet struct {
    *flag.FlagSet
    cmdComment string // 二级子命令本身的注释
}

func main() {
    // docker ps
    psCmd := &MyFlagSet{
        FlagSet:    flag.NewFlagSet("ps", flag.ExitOnError),
        cmdComment: "List containers",
    }
    psCmd.Bool("a", false, "Show all containers (default shows just running)")
    psCmd.Bool("s", false, "Display total file sizes")

    // docker run
    runCmd := &MyFlagSet{
        FlagSet:    flag.NewFlagSet("run", flag.ExitOnError),
        cmdComment: "Run a command in a new container",
    }
    runCmd.Int("c", 1, "CPU shares (relative weight)")
    runCmd.String("name", "", "Assign a name to the container")

    // 用 map 保存所有的二级子命令，方便快速查找
    subcommands := map[string]*MyFlagSet{
        psCmd.Name():  psCmd,
        runCmd.Name(): runCmd,
    }

    useage := func() { // 整个命令行的帮助信息
        fmt.Printf("Usage: docker COMMAND\n\n")
        for _, v := range subcommands {
            fmt.Printf("%s %s\n", v.Name(), v.cmdComment)
            v.PrintDefaults() // 使用 flag 库自带的格式输出子命令的选项帮助信息
            fmt.Println()
        }
        os.Exit(2)
    }

    if len(os.Args) < 2 { // 即没有输入子命令
        useage()
    }

    cmd := subcommands[os.Args[1]] // 第二个参数必须是我们支持的子命令
    if cmd == nil {
        useage()
    }

    cmd.Parse(os.Args[2:]) // 注意这里是 cmd.Parse 不是 flag.Parse，且值是 Args[2:]

    // 输出解析后的结果
    fmt.Println("command name is:", cmd.Name())
    cmd.Visit(func(f *flag.Flag) {
        fmt.Printf("option %s, value is %s\n", f.Name, f.Value)
    })
}
折叠 

可以看到效果还不错呢，到目前为止，除了全局选项和自动补全未实现，其他的特性都有了，可以看到总体来说 flag 简单易用，对于一些小程序来说完全足够了。

当然对于比较复杂的程序，还是推荐使用更加强大的 cobra，可以参考笔者写的 Markdown 小帮手 marker

参考

https://pkg.go.dev/flag

https://gobyexample.com/command-line-subcommands

转载请注明：xuhss » Go flag 详解，实现二级子命令