Rust每周一库: structopt - 文章

标准库提供了std::env::args()用来获取命令行的参数，第一个值是程序的名称，这和其它语言中的获取参数的方式类似:

let args: Vec<String> = env::args().collect();
let query = &args[1];
let filename = &args[2];
println!("Searching for {}", query);
println!("In file {}", filename);

但是在产品开发的过程中，我们需要比较多的程序参数，并且需要一定的规则和校验，这个时候我们就需要使用其它的一些库对这些参数进行解析，比如structopt库。

structopt可以方便的将命令行参数解析为一个struct。

下面是官方的一个例子，可以cargo run -- --help测试一下：

use std::path::PathBuf;
use structopt::StructOpt;
/// A basic example
#[derive(StructOpt, Debug)]
#[structopt(name = "basic")]
struct Opt {
    // A flag, true if used in the command line. Note doc comment will
    // be used for the help message of the flag. The name of the
    // argument will be, by default, based on the name of the field.
    /// Activate debug mode
    #[structopt(short, long)]
    debug: bool,
    // The number of occurrences of the `v/verbose` flag
    /// Verbose mode (-v, -vv, -vvv, etc.)
    #[structopt(short, long, parse(from_occurrences))]
    verbose: u8,
    /// Set speed
    #[structopt(short, long, default_value = "42")]
    speed: f64,
    /// Output file
    #[structopt(short, long, parse(from_os_str))]
    output: PathBuf,
    // the long option will be translated by default to kebab case,
    // i.e. `--nb-cars`.
    /// Number of cars
    #[structopt(short = "c", long)]
    nb_cars: Option<i32>,
    /// admin_level to consider
    #[structopt(short, long)]
    level: Vec<String>,
    /// Files to process
    #[structopt(name = "FILE", parse(from_os_str))]
    files: Vec<PathBuf>,
}
fn main() {
    let opt = Opt::from_args();
    println!("{:#?}", opt);
}

我们定义一个struct:来保存命令行参数: Opt, 这个struct的定义的时候使用来宏来定义参数的一些属性。
然后通过一行代码let opt = Opt::from_args();就可以把命令行参数解析为Opt的一个实例。

官方库提供了很多的例子，可以用来了解和学习structopt的功能和使用方法。

structopt 使用作为参数的解析，但是通过宏的方式，大大简化了clap的使用难度。

首先我们看看structopt通过宏对上面的例子做了什么处理。

structopt 宏的花招

structopt 为 Opt 实现了 structopt::StructOpt trait：

#[allow(unused_variables)]
impl ::structopt::StructOpt for Opt {
    fn clap<'a, 'b>() -> ::structopt::clap::App<'a, 'b> {
        let app = ::structopt::clap::App::new("basic")
            .about("A basic example")
            .version("0.1.0");
        Self::augment_clap(app)
    }
    fn from_clap(matches: &::structopt::clap::ArgMatches) -> Self {
        Opt {
            debug: matches.is_present("debug"),
            verbose: { |v| v as _ }(matches.occurrences_of("verbose")),
            speed: matches
                .value_of("speed")
                .map(|s| ::std::str::FromStr::from_str(s).unwrap())
                .unwrap(),
            output: matches
                .value_of_os("output")
                .map(::std::convert::From::from)
                .unwrap(),
            nb_cars: matches
                .value_of("nb-cars")
                .map(|s| ::std::str::FromStr::from_str(s).unwrap()),
            level: matches
                .values_of("level")
                .map(|v| {
                    v.map(|s| ::std::str::FromStr::from_str(s).unwrap())
                        .collect()
                })
                .unwrap_or_else(Vec::new),
            files: matches
                .values_of_os("file")
                .map(|v| v.map(::std::convert::From::from).collect())
                .unwrap_or_else(Vec::new),
        }
    }
}

fn clap<'a, 'b>() -> clap::App<'a, 'b> 生成一个clap::App,这个App的名称就是我们定义的basic,我们把没有定义about属性，所以这里它取注释作为about描述信息,这是clap库使用的姿势，clap应用定义一些属性和参数：

。

但是我们使用structopt并不是要创建一个clap应用，只是用来解析参数，映射成一个struct,所以这里创建的clap app只是一个辅助处理参数的对象。

在clap()方法中还调用了augment_clap(app)函数，这个函数在下面定义，定义了App的参数。

fn from_clap(matches: &ArgMatches) -> Self是将clap的App对象中的参数映射成Opt的字段。

比如speed字段：

speed: matches
    .value_of("speed")
    .map(|s| ::std::str::FromStr::from_str(s).unwrap())
    .unwrap(),

配置clap app Args的方法在函数augment_clap中:

参数的属性配置依照Opt中各个字段的定义而生成。

这样，当我们在代码中调用let opt = Opt::from_args()时候，实际调用from_clap(&Self::clap().get_matches())

整体可以看到，structopt其实就是把宏的各种定义转换成clap的配置，我们可以学习它的宏的复杂的运用。

属性

你定义的struct会映射成 clap::App, 而这个struct的非子命令字段会映射成clap::Arg。
通过属性#[structopt(...)]进行设置，所以让我们看看它的属性。

structopt的属性可以分为两类:

structopt自己的magical method： structopt自己使用，attr = ["whatever"]或者attr(args...)格式
raw attributes: 映射成clap::Arg/App的方法调用， #[structopt(raw(...))]格式

raw 属性/方法

属性和 clap::App/clap::Arg一一对应。

格式：

#[structopt(method_name = single_arg)] 或者 #[structopt(method_name(arg1, arg2))]

magical 属性/方法

比如name、version、no_version、author、about、short、long、rename_all、parse、skip、flatten、subcommand。

详细信息可以参考： Magical methods。

类型

定义了一些内置类型，以及对应的clap方法。

bool: .takes_value(false).multiple(false)
Option<T: FromStr>: .takes_value(true).multiple(false)
Option<Option<T: FromStr>>:.takes_value(true).multiple(false).min_values(0).max_values(1)
Vec<T: FromStr>: .takes_value(true).multiple(true)
Option<Vec<T: FromStr>: .takes_values(true).multiple(true).min_values(0)
T: FromStr: .takes_value(true).multiple(false).required(!has_default)

子命令

#[derive(StructOpt)]
#[structopt(about = "the stupid content tracker")]
enum Git {
    Add {
        #[structopt(short)]
        interactive: bool,
        #[structopt(short)]
        patch: bool,
        #[structopt(parse(from_os_str))]
        files: Vec<PathBuf>
    },
    Fetch {
        #[structopt(long)]
        dry_run: bool,
        #[structopt(long)]
        all: bool,
        repository: Option<String>
    },
    Commit {
        #[structopt(short)]
        message: Option<String>,
        #[structopt(short)]
        all: bool
    }
}

定制字符串解析

如果类型没有实现FromStr trait, 或者你就想定制解析方式，你可以设置自定义的解析方法。

更多的信息可以查看structopt的文档doc.rs/structopt。

在开发cli/terminal应用程序的时候，如果你不想这种声明式的获取参数的方式，那么你可以直接使用clap库, 这个库功能强大，也被广泛使用。

也有一些基于structopt的扩展库：

structopt-toml: 从toml文件解析
structopt-flags: 一套可重用的flag

paw将rust main函数转换成c风格的带传入参数的main函数，也可以结合structopt使用：

use std::io::prelude::*;
use std::net::TcpListener;
// With the "paw" feature enabled in structopt
#[derive(structopt::StructOpt)]
struct Args {
    /// Port to listen on.
    #[structopt(short = "p", long = "port", env = "PORT", default_value = "8080")]
    port: u16,
    /// Address to listen on.
    #[structopt(short = "a", long = "address", default_value = "127.0.0.1")]
    address: String,
}
#[paw::main]
fn main(args: Args) -> Result<(), std::io::Error> {
    let listener = TcpListener::bind((&*args.address, args.port))?;
    println!("listening on {}", listener.local_addr()?);
    for stream in listener.incoming() {
        stream?.write(b"hello world!")?;
    }
    Ok(())
}