GNU长选项命令行解析getopt_long()

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20 世纪 90 年代，UNIX 应用程序开始支持长选项，即一对短横线、一个描述性选项名称，还可以包含一个使用等号连接到选项的参数。
GNU提供了getopt-long()和getopt-long-only()函数支持长选项的命令行解析，其中，后者的长选项字串是以一个短横线开始的，而非一对短横线。

getopt_long() 是同时支持长选项和短选项的 getopt() 版本。下面是它们的声明：

＃i nclude <getopt.h>

int getopt_long(int argc, char * const argv[], const char *optstring, const struct option *longopts, int *longindex);

int getopt_long_only(int argc, char * const argv[],const char *optstring,const struct option *longopts, int *longindex);
getopt_long ()的前三个参数与上面的getopt()相同，第4个参数是指向option结构的数组，option结构被称为“长选项表”。longindex参数如果没有设置为NULL，那么它就指向一个变量，这个变量会被赋值为寻找到的长选项在longopts中的索引值，这可以用于错误诊断。

option结构在getopt.h中的声明如下：

struct option{
const char *name;
int has_arg;
int *flag;
int val;
};
对结构中的各元素解释如下：

const char *name

这是选项名，前面没有短横线。譬如"help"、"verbose"之类。
int has_arg

描述了选项是否有选项参数。如果有，是哪种类型的参数，此时，它的值一定是下表中的一个。
符号常量 数值 含义
no_argument 0 选项没有参数
required_argument 1 选项需要参数
optional_argument 2 选项参数可选
int *flag

如果这个指针为NULL，那么getopt_long()返回该结构val字段中的数值。如果该指针不为NULL，getopt_long()会使得它所指向的变量中填入val字段中的数值，并且getopt_long()返回0。如果flag不是NULL，但未发现长选项，那么它所指向的变量的数值不变。
int val

这个值是发现了长选项时的返回值，或者flag不是NULL时载入*flag中的值。典型情况下，若flag不是NULL，那么val是个真／假值，譬如1 或0；另一方面，如果flag是NULL，那么val通常是字符常量，若长选项与短选项一致，那么该字符常量应该与optstring中出现的这个选项的参数相同。
每个长选项在长选项表中都有一个单独条目，该条目里需要填入正确的数值。数组中最后的元素的值应该全是0。数组不需要排序，getopt_long()会进行线性搜索。但是，根据长名字来排序会使程序员读起来更容易。

以上所说的flag和val的用法看上去有点混乱，但它们很有实用价值，因此有必要搞透彻了。

大部分时候，程序员会根据getopt_long()发现的选项，在选项处理过程中要设置一些标记变量，譬如在使用getopt()时，经常做出如下的程序格式：

int do_name, do_gf_name, do_love; /*标记变量*/
char *b_opt_arg;

while((c = getopt(argc, argv, ":ngl:")) != -1)
{
     switch (c){
     case 'n':
         do_name = 1;
     case 'g':
         do_gf_name = 1;
         break;
         break;
     case 'l':
         b_opt_arg = optarg;
     ……
     }
}

 

当flag 不为NULL时，getopt_long*()会为你设置标记变量。也就是说上面的代码中，关于选项'n'、'l'的处理，只是设置一些标记，如果 flag不为NULL,时，getopt_long()可以自动为各选项所对应的标记变量设置标记，这样就能够将上面的switch语句中的两种种情况减少到了一种。下面给出一个长选项表以及相应处理代码的例子。

清单5：

＃i nclude <stdio.h>
＃i nclude <getopt.h>

int do_name, do_gf_name;
char *l_opt_arg;

struct option longopts[] = {
     { "name",         no_argument,             &do_name,         1     },
     { "gf_name",     no_argument,             &do_gf_name,     1     },
     { "love",         required_argument,     NULL,                 'l'     },
     {      0,     0,     0,     0},
};

int main(int argc, char *argv[])
{
     int c;
    
     while((c = getopt_long(argc, argv, ":l:", longopts, NULL)) != -1){
         switch (c){
         case 'l':
             l_opt_arg = optarg;
             printf("Our love is %s!\n", l_opt_arg);
             break;
         case 0:
             printf("getopt_long()设置变量 : do_name = %d\n", do_name);
             printf("getopt_long()设置变量 : do_gf_name = %d\n", do_gf_name);
             break;
         }
     }
     return 0;
}

 

在进行测试之前，再来回顾一下有关option结构中的指针flag的说明吧。

如果这个指针为NULL，那么getopt_long()返回该结构val字段中的数值。如果该指针不为NULL，getopt_long()会使得它所指向的变量中填入val字段中的数值，并且getopt_long()返回0。如果flag不是NULL，但未发现长选项，那么它所指向的变量的数值不变。
下面测试一下：

$ ./long_opt_demo --name
getopt_long()设置变量 : do_name = 1
getopt_long()设置变量 : do_gf_name = 0

$ ./long_opt_demo --gf_name
getopt_long()设置变量 : do_name = 0
getopt_long()设置变量 : do_gf_name = 1

$ ./long_opt_demo --love forever
Our love is forever!

$ ./long_opt_demo -l forever
Our love is forever!
测试过后，应该有所感触了。关于flag和val的讨论到此为止。下面总结一下get_long()的各种返回值的含义：

返回值 含 义

• 0 getopt_long()设置一个标志，它的值与option结构中的val字段的值一样
• 1 每碰到一个命令行参数，optarg都会记录它
• '?' 无效选项
• ':' 缺少选项参数
• 'x' 选项字符'x'
• -1 选项解析结束

从实用的角度来说，我们更期望每个长选项都对应一个短选项，这种情况下，在option结构中，只要将flag设置为NULL，并将val设置为长选项所对应的短选项字符即可。譬如上面清单5中的程序，修改如下。

清单6：

＃i nclude <stdio.h>
＃i nclude <getopt.h>

int do_name, do_gf_name;
char *l_opt_arg;

struct option longopts[] = {
     { "name",         no_argument,             NULL,                 'n'     },
     { "gf_name",     no_argument,             NULL,                 'g'     },
     { "love",         required_argument,     NULL,                 'l'     },
     {      0,     0,     0,     0},
};

int main(int argc, char *argv[])
{
     int c;
    
     while((c = getopt_long(argc, argv, ":l:", longopts, NULL)) != -1){
         switch (c){
         case 'n':
             printf("My name is LYR.\n");
             break;
         case 'g':
             printf("Her name is BX.\n");
             break;
         case 'l':
             l_opt_arg = optarg;
             printf("Our love is %s!\n", l_opt_arg);
             break;
         }
     }
     return 0;
}

 

测试结果如下：

$ ./long_opt_demo --name --gf_name --love forever
My name is LYR.
Her name is BX.
Our love is forever!

$ ./long_opt_demo -ng -l forever
My name is LYR.
Her name is BX.
Our love is forever!
9、在LINUX之外的系统平台上使用GNU getopt()或getopt_long()

只要从GNU程序或GNU C Library(GLIBC)的CVS档案文件中copy源文件即可（http://sourceware.org/glibc/）。所需源文件是 getopt.h、getopt.c和getoptl.c，将这些文件包含在你的项目中。另外，你的项目中最好也将COPYING.LIB文件包含进去，因为GNU LGPL（GNU 程序库公共许可证）的内容全部包括在命名为COPYING.LIB 的文件中。
10、结论

程序需要能够快速处理各个选项和参数，且要求不会浪费开发人员的太多时间。在这一点上，无论是GUI(图形用户交互）程序还是CUI（命令行交互）程序，都是其首要任务，其区别仅在于实现方式的不同。GUI通过菜单、对话框之类的图形控件来完成交互，而CUI使用了纯文本的交互方式。在程序开发中，许多测试程序用CUI来完成是首选方案。
getopt() 函数是一个标准库调用，可允许您使用直接的 while/switch 语句方便地逐个处理命令行参数和检测选项（带或不带附加的参数）。与其类似的 getopt_long() 允许在几乎不进行额外工作的情况下处理更具描述性的长选项，这非常受开发人员的欢迎。

完