详解Go flag实现二级子命令的方法

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)
})
}

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

来源：https://www.cnblogs.com/yahuian/p/go-flag.html