在已經(jīng)知道要處理什么文件和對文件進(jìn)行哪些操作的情況下，編寫處理文件的 C 語言程序就很容易了。如果將文件名“硬編碼”在程序中，或者你的程序只以一種方式來處理文件，那么你的程序總是知道要做什么。

但是如果程序每次運(yùn)行時(shí)能夠?qū)τ脩舻妮斎胱龀龇磻?yīng)，可以使程序更靈活。讓用戶告訴程序要處理什么文件，或者以不同的方式完成任務(wù)，要實(shí)現(xiàn)這樣的功能就需要讀取命令行參數(shù)。

讀取命令行

一個(gè) C 語言程序可以用如下聲明開頭：

int main()

這是啟動(dòng) C 程序最簡單的形式。但如果在圓括號(hào)中加入標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，你的程序就可以從命令行中讀取選項(xiàng)了：

int main(int argc, char **argv)

??argc?? 表示命令行中的參數(shù)個(gè)數(shù)。它總是一個(gè)至少為 1 的數(shù)。

??argv?? 是一個(gè)二級(jí)指針，它指向一個(gè)字符串?dāng)?shù)組。這個(gè)數(shù)組中保存的是從命令行接收的各個(gè)參數(shù)。數(shù)組的第一個(gè)元素 ??*argv[0]?? 是程序的名稱。??**argv?? 數(shù)組的其它元素包含剩下的命令行參數(shù)。

下面我將寫一個(gè)簡單的示例程序，它能夠回顯通過命令行參數(shù)傳遞給它的選項(xiàng)。它跟 Linux 的 ??echo?? 命令類似，只不過我們的程序會(huì)打印出程序名。同時(shí)它還會(huì)調(diào)用 ??puts?? 函數(shù)將命令行選項(xiàng)按行打印輸出。

#include <stdio.h>

int
main(int argc, char **argv)
{
  int i;

  printf("argc=%d\n", argc); /* debugging */

  for (i = 0; i < argc; i++) {
    puts(argv[i]);
  }

  return 0;
}

編譯此程序，并在運(yùn)行時(shí)提供一些命令行參數(shù)，你會(huì)看到傳入的命令行參數(shù)被逐行打印出來：

$ ./echo this program can read the command line
argc=8
./echo
this
program
can
read
the
command
line

這個(gè)命令行將程序的 ??argc?? 置為 8，??**argv?? 數(shù)組包含 8 個(gè)元素：程序名以及用戶輸入的 7 個(gè)單詞。由于 C 語言中數(shù)組下標(biāo)從 0 開始，所以這些元素的標(biāo)號(hào)分別是 0 到 7。這也是在 ??for?? 循環(huán)中處理命令行參數(shù)時(shí)能夠用 ??i < argc?? 作為比較條件的原因。

你也可以用這個(gè)方式實(shí)現(xiàn)自己的 ??cat?? 或 ??cp?? 命令。??cat?? 命令的基本功能是顯示一個(gè)或幾個(gè)文件的內(nèi)容。下面是一個(gè)簡化版的??cat?? 命令，它從命令行獲取文件名：

#include <stdio.h>

void
copyfile(FILE *in, FILE *out)
{
  int ch;

  while ((ch = fgetc(in)) != EOF) {
    fputc(ch, out);
  }
}

int
main(int argc, char **argv)
{
  int i;
  FILE *fileptr;

  for (i = 1; i < argc; i++) {
    fileptr = fopen(argv[i], "r");

    if (fileptr != NULL) {
      copyfile(fileptr, stdout);
      fclose(fileptr);
    }
  }

  return 0;
}

這個(gè)簡化版的 ??cat?? 命令從命令行讀取文件名列表，然后將各個(gè)文件的內(nèi)容逐字符地顯示到標(biāo)準(zhǔn)輸出上。假定我有一個(gè)叫做 ??hello.txt?? 的文件，其中包含數(shù)行文本內(nèi)容。我能用自己實(shí)現(xiàn)的 ??cat?? 命令將它的內(nèi)容顯示出來：

$ ./cat hello.txt
Hi there!
This is a sample text file.

以這個(gè)簡單程序?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，你也可以實(shí)現(xiàn)自己版本的其它 Linux 命令。比如 ??cp?? 命令，它從命令行讀取兩個(gè)文件名：要讀取的文件和要寫入的文件。

讀取命令行選項(xiàng)

通過命令行讀取文件名和其它文本固然很棒，但是如果想要程序根據(jù)用戶給出的選項(xiàng)改變行為呢？比如 Linux 的 ??cat?? 命令就支持以下命令行選項(xiàng)：

• ??-b?? 顯示非空行的行號(hào)
• ??-E?? 在行尾顯示 ??$??
• ??-n?? 顯示行號(hào)
• ??-s?? 合并顯示空行
• ??-T?? 將制表符顯示為 ??^I??
• ??-v?? 用 ??^x?? 和 ??M-x?? 方式顯示非打印字符，換行符和制表符除外

這些以一個(gè)連字符開頭的單字母的選項(xiàng)叫做短選項(xiàng)。通常短選項(xiàng)是分開使用的，就像這樣 ??cat -E -n??。但是也可以將多個(gè)短選項(xiàng)合并，比如 ??cat -En??。

值得慶幸的是，所有 Linux 和 Unix 系統(tǒng)都包含 ??getopt?? 庫。它提供了一種簡單的方式來讀取命令行參數(shù)。??getopt?? 定義在頭文件 ??unistd.h?? 中。你可以在程序中使用 ??getopt?? 來讀取命令行短選項(xiàng)。

與其它 Unix 系統(tǒng)不同的是，Linux 上的 ??getopt?? 總是保證短選項(xiàng)出現(xiàn)在命令行參數(shù)的最前面。比如，用戶輸入的是 ??cat -E file -n??。??-E?? 在最前面，??-n?? 在文件名之后。如果使用 Linux 的 ??getopt?? 來處理，程序會(huì)認(rèn)為用戶輸入的是 ??cat -E -n file??。這樣做可以使處理過程更順暢，因?yàn)?nbsp;??getopt?? 可以解析完所有短選項(xiàng)，剩下的文件名列表可以通過 ??**argv?? 來統(tǒng)一處理。

你可以這樣使用 ??getopt??:

#include <unistd.h>

int getopt(int argc, char **argv, char *optstring);

??optstring?? 是由所有合法的選項(xiàng)字符組成的字符串。比如你的程序允許的選項(xiàng)是 ??-E?? 和 ??-n??， 那么 ??optstring?? 的值就是 ??"En"??。

通常通過在循環(huán)中調(diào)用 ??getopt?? 來解析命令行選項(xiàng)。每次調(diào)用時(shí) ??getopt?? 會(huì)返回找到的下一個(gè)短選項(xiàng)，如果遇到無法識(shí)別的選項(xiàng)則返回 ??'?'??。當(dāng)沒有更多短選項(xiàng)時(shí)它返回 ??-1??，并且設(shè)置全局變量 ??optind?? 的值指向 ??**argv?? 中所有段選項(xiàng)之后的第一個(gè)元素。

下面看一個(gè)簡單的例子。這個(gè)演示程序沒有實(shí)現(xiàn) ??cat?? 命令的所有選項(xiàng)，但它只是能夠解析命令行。每當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)合法的命令行選項(xiàng)，它就打印出相應(yīng)的提示消息。在你自己的程序中，你可能會(huì)根據(jù)這些命令行選項(xiàng)執(zhí)行變量賦值等者其它操作。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int
main(int argc, char **argv)
{
  int i;
  int option;

  /* parse short options */

  while ((option = getopt(argc, argv, "bEnsTv")) != -1) {
    switch (option) {
    case 'b':
      puts("Put line numbers next to non-blank lines");
      break;
    case 'E':
      puts("Show the ends of lines as $");
      break;
    case 'n':
      puts("Put line numbers next to all lines");
      break;
    case 's':
      puts("Suppress printing repeated blank lines");
      break;
    case 'T':
      puts("Show tabs as ^I");
      break;
    case 'v':
      puts("Verbose");
      break;
    default:                          /* '?' */
      puts("What's that??");
    }
  }

  /* print the rest of the command line */

  puts("------------------------------");

  for (i = optind; i < argc; i++) {
    puts(argv[i]);
  }

  return 0;
}

假如你把程序編譯為 ??args??，你可以通過嘗試不同的命令行參數(shù)組合，來了解程序是怎么解析短選項(xiàng)，以及是怎么將其它的命令行參數(shù)留下來的。最簡單的例子是將所有的選項(xiàng)都放在最前面，就像這樣：

$ ./args -b -T file1 file2
Put line numbers next to non-blank lines
Show tabs as ^I
------------------------------
file1
file2

現(xiàn)在試試將兩個(gè)短選項(xiàng)合并使用的效果：

$ ./args -bT file1 file2
Put line numbers next to non-blank lines
Show tabs as ^I
------------------------------
file1
file2

如果有必要的話，??getopt??可以對命令行參數(shù)進(jìn)行重排：

$ ./args -E file1 file2 -T
Show the ends of lines as $
Show tabs as ^I
------------------------------
file1
file2

如果用戶輸入了錯(cuò)誤的短選項(xiàng)，??getopt?? 會(huì)打印一條消息：

$ ./args -s -an file1 file2
Suppress printing repeated blank lines
./args: invalid option -- 'a'
What's that??
Put line numbers next to all lines
------------------------------
file1
file2

下載速查表

??getopt?? 還有更多的功能。例如，通過設(shè)計(jì) ??-s string?? 或 ??-f file?? 這樣的命令行語法規(guī)則，可以讓短選項(xiàng)擁有自己的二級(jí)選項(xiàng)。你也可以告訴 ??getopt?? 在遇到無法識(shí)別的選項(xiàng)時(shí)不顯示錯(cuò)誤信息。使用 ??man 3 getopt?? 命令查看 ??getopt(3)?? 手冊可以了解 ??getopt?? 的更多功能。

如果你需要 ??getopt()?? 和 ??getopt_long()??的使用語法和結(jié)構(gòu)上的提示，可以 ??下載我制作的速查表??。它提供了最小可行代碼，并列出了你需要了解的一些全局變量的含義。速查表的一面是 ??getopt()?? 的用法，另一面是 ??getopt_long()??的用法。