Python 执行 CMD 命令的几种方法及最佳实践

2025-03-03 02:10:35

Python 执行 CMD 命令行指令的几种方法

最近有个小项目，需要用 Python 调用外部程序。具体来说，就是在 Python 脚本里，让 Windows 的 cmd（命令提示符）去执行一些命令行指令。比方说，我想先用cd命令切换工作目录，然后执行一个外部程序 externalprogram，带着一堆参数那种。

刚开始有点懵，查了半天资料，踩了不少坑。最后总算搞定了，把几种常用的方法总结一下。

问题出在哪？

原始代码大概是这样：

import os

os.chdir('C:\Program Files (x86)\<externalProgram>')
os.system('<externalCommand> "<destination>\file.fileType" "<source>\*.*"')

这段代码虽然不会报错，但实际上可能没达到预期效果。主要有两个问题：

os.chdir：这个函数在 Python 里用来改变 Python 解释器 的当前工作目录，而不是 cmd 的。换句话说，你改变了 Python 自己“站”的位置，但 cmd “站”的位置没变。后续在 Python 里用相对路径访问文件可能会受到影响，但 os.system 打开的 cmd 不会“理会”这个变化。
os.system：这个函数直接执行，缺乏错误处理。比如调用失败,不容易排查。并且直接使用字符串拼接执行命令有安全风险。

下面具体说说怎么解决这些问题。

解决方案

方法一：`os.system`，简单粗暴

os.system 是最直接的方法。它会创建一个子进程，在子进程中执行你给的命令。

原理：

os.system 底层调用了操作系统的 shell（在 Windows 上就是 cmd.exe）来执行命令。你传给 os.system 的字符串，会被 shell 直接解释执行。

代码示例：

import os

# 方法1： 使用 & 连接符 (不推荐,因为不好处理错误,且容易有注入风险)
command = 'cd "C:\\Program Files (x86)\\<externalProgram>" & <externalCommand> "<destination>\\file.fileType" "<source>\\*.*"'
os.system(command)
# 或拆分成多次 os.system 调用（避免使用）
# os.chdir('C:\\Program Files (x86)\\<externalProgram>')  # 通常不需要，见下方解释
# os.system('<externalCommand> "<destination>\\file.fileType" "<source>\\*.*"')

注意事项：

使用&符号可能不太安全, 不容易 debug。
因为os.system的返回值只是一个命令执行的退出状态码（一般 0 表示成功，非 0 表示失败）。所以,你最好用下面的其他方法。

方法二：`subprocess.run`，灵活可靠

Python 的 subprocess 模块是官方推荐的执行外部命令的工具。它比 os.system 更强大、更灵活。推荐用 subprocess.run。

原理：

subprocess.run 也是创建子进程来执行命令。但它提供了更精细的控制：

你可以捕获命令的输出（标准输出、标准错误）。
可以检查命令的执行结果（成功还是失败）。
可以设置超时时间。
可以更安全地传递参数（避免 shell 注入攻击）。

代码示例：

import subprocess

# 完整例子：

external_program_path = "C:\\Program Files (x86)\\<externalProgram>\\<externalCommand>.exe"  # 最好给出完整路径
destination = "<destination>"
source = "<source>"
file_type = "file.fileType"
file_name = "newName"
# 使用列表传递参数，避免 shell 注入风险
args = [
    external_program_path,
    "-w",  # 假设 -w 是你的外部程序需要的参数
    f"{destination}\\{file_name}.{file_type}",  # 使用 f-string 构造目标路径
    f"{source}\\*.*",
]

try:
    result = subprocess.run(args, capture_output=True, text=True, check=True, cwd="C:\\Program Files (x86)\\<externalProgram>")

    # 如果需要查看命令的输出:
    print("标准输出：", result.stdout)
    print("标准错误：", result.stderr)

except subprocess.CalledProcessError as e:
    print(f"命令执行失败: {e}")
    print("标准输出：", e.stdout)
    print("标准错误：", e.stderr)
    print("返回码", e.returncode)

except FileNotFoundError:
    print(f"找不到程序：{external_program_path}")

# 其他方法: 指定 shell=True （不推荐，除非必要，可能有安全风险）
# result = subprocess.run('your_command', shell=True, capture_output=True, text=True, check=True)

参数说明：

args：一个列表，包含要执行的命令及其参数。强烈建议使用列表，避免 shell 注入。
capture_output=True：捕获命令的标准输出和标准错误。
text=True：将输出解码为文本（字符串）。
check=True：如果命令执行失败（返回码非 0），抛出 subprocess.CalledProcessError 异常。
cwd: 指定程序的工作目录，相当于先cd。
shell=True: 如果为Ture,允许使用字符串而不是数组传递参数.有安全风险,不建议。

安全建议：

尽量避免使用 shell=True。如果必须使用，务必确保命令字符串中的用户输入部分经过了严格的过滤和转义，防止 shell 注入攻击。
使用列表来传递参数，不要手动拼接命令字符串。

方法三：`subprocess.Popen`，精细控制

subprocess.Popen 是 subprocess 模块中最底层的接口。它提供了最精细的控制，但使用起来也更复杂一些。

原理：

subprocess.Popen 创建一个子进程，并返回一个 Popen 对象。你可以通过这个对象与子进程进行交互：

可以向子进程的标准输入发送数据。
可以读取子进程的标准输出和标准错误。
可以等待子进程结束，或者手动终止子进程。

代码示例：

import subprocess

external_program_path = "C:\\Program Files (x86)\\<externalProgram>\\<externalCommand>.exe"
destination = "<destination>"
source = "<source>"
file_type = "file.fileType"
file_name = "newName"

args = [
    external_program_path,
    "-w",
    f"{destination}\\{file_name}.{file_type}",
    f"{source}\\*.*",
]

# 创建 Popen 对象
process = subprocess.Popen(args, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, text=True,cwd="C:\\Program Files (x86)\\<externalProgram>")

# 获取输出（可以实时获取，也可以等进程结束后一次性获取）
# 实时获取：
for line in process.stdout:
   print("输出：", line.strip())

for line in process.stderr:
   print("错误：", line.strip())
# 等待进程结束
return_code = process.wait()

if return_code != 0:
    print(f"命令执行失败，返回码：{return_code}")

#一次性获取
# stdout, stderr = process.communicate()
# print("标准输出：", stdout)
# print("标准错误：", stderr)