1. 什麼是 Python 命令執行？
Python 是一種用於自動化各種任務的程式語言，特別是能夠從程式中執行命令列操作，這是其一大優勢。在 Python 中，可以調用作業系統的功能來自動化文件操作和系統管理。本文將介紹如何使用 Python 執行命令，從基本方法到進階應用。
2. 使用 Python 執行命令的基本方法
在 Python 中，執行命令最基本的方法是使用 os.system() 或 subprocess 模組。每種方法各有優缺點，應根據不同情境來選擇適當的方式。
2.1 使用 os.system() 執行命令
os.system() 是一種簡單的方法，可以讓 Python 程式執行系統命令。使用方式如下：
import os
os.system('ls')這種方法雖然簡單易用，但無法取得命令執行的結果，並且存在安全性風險，因此通常不建議使用。在現代 Python 應用中，較推薦使用控制性更強的 subprocess 模組。
2.2 使用 subprocess.run() 進行基本命令執行
subprocess.run() 是 Python 中較推薦的命令執行方法。它可以獲取執行結果並進行錯誤處理，使得命令執行更加安全和靈活。
import subprocess
subprocess.run(['ls', '-l'])這段程式碼執行了 ls -l 命令，並將結果顯示在標準輸出。subprocess.run() 以同步方式運行，也就是說，在命令執行完成之前，程式不會繼續執行後續步驟。這種方式特別適合文件操作或系統管理等應用。
3. 進階命令執行：非同步處理與管道處理
當需要更高級的命令執行時，可以使用 subprocess 模組來實現非同步執行和管道處理。這讓我們能夠更有效率地自動化複雜的處理流程。
3.1 使用 subprocess.Popen() 進行非同步命令執行
非同步處理允許命令執行時不阻塞程式，讓下一個步驟可以同時進行。這對於同時執行多個任務時非常有用。例如，以下程式碼會非同步執行命令：
import subprocess
proc = subprocess.Popen(['sleep', '5'])
print("命令正在執行中")這段程式碼執行 sleep 5 命令，並且立即印出「命令正在執行中」，而不會等待命令完成後才繼續執行後續程式。非同步處理適用於需要長時間運行的命令或需要並行處理的場景。
3.2 使用管道處理（Pipe）來執行多個命令
當需要將一個命令的輸出作為另一個命令的輸入時，可以使用管道處理。例如，若要讀取文件內容並將其寫入另一個文件，可以使用以下方式：
import subprocess
with open('input.txt') as input_file, open('output.txt', 'w') as output_file:
subprocess.run(['cat'], stdin=input_file, stdout=output_file)此程式碼會使用 cat 命令來讀取 input.txt 的內容，然後將其寫入 output.txt。subprocess.run() 的一個強大功能是能夠使用標準輸入（stdin）和標準輸出（stdout）來進行管道處理，使得命令執行更加靈活。
4. 錯誤處理與獲取命令輸出
在執行系統命令時，錯誤處理與獲取命令的執行結果是非常重要的部分。subprocess 提供了一些靈活的方式來處理這些問題。
4.1 獲取標準輸出與錯誤輸出
使用 subprocess.run()，我們可以捕獲命令的標準輸出和錯誤輸出。以下範例將命令執行結果存入變數，並印出其內容：
import subprocess
result = subprocess.run(['ls', '-l'], capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)這裡的 capture_output=True 參數讓我們能夠擷取命令的標準輸出（stdout）。如果需要獲取錯誤輸出，可以使用 result.stderr。
4.2 透過例外處理（try-except）來管理錯誤
當命令執行失敗時，Python 會拋出異常。我們可以使用 try-except 來捕獲這些錯誤並進行適當的處理。例如：
import subprocess
try:
subprocess.run(['invalid_command'], check=True)
except subprocess.CalledProcessError as e:
print(f"發生錯誤: {e}")在這段程式碼中，check=True 參數確保當命令執行失敗時會拋出異常，從而觸發 except 區塊。我們可以根據錯誤訊息來記錄日誌或執行其他錯誤處理操作。
5. Windows、Mac、Linux 之間的差異
使用 Python 執行命令時，根據不同的作業系統（OS），執行方式可能會有所不同。特別是在 Windows 和 Unix 系統（如 Linux 和 macOS）之間，命令的格式與行為可能會有差異，因此需要特別注意。
5.1 在 Windows 上執行命令
在 Windows 環境下，可以使用命令提示字元（Command Prompt）或 PowerShell 來執行命令。例如，要顯示當前目錄的文件列表，可以使用以下程式碼：
import subprocess
subprocess.run(['dir'], shell=True)在 Windows 中，我們需要指定 shell=True，這樣才能執行內建的 shell 命令（例如 dir）。
5.2 在 Unix 系統（Linux/macOS）上執行命令
在 Unix 系統（如 Linux 和 macOS）上，可以直接執行 shell 命令。例如，要列出當前目錄的文件列表，可以使用以下程式碼：
import subprocess
subprocess.run(['ls', '-l'])在 Unix 系統中，命令格式通常比 Windows 簡單，並且大多數命令都可以直接執行，而無需額外的參數。
6. 總結
使用 Python 執行命令可以幫助我們自動化文件管理、系統操作，提高工作效率。透過 subprocess 模組，我們可以從基本的命令執行，到非同步處理與管道處理，應對各種不同的應用場景。此外，還可以透過錯誤處理機制來確保程式的穩定性，並且根據不同作業系統的特性來選擇適合的命令執行方式。
掌握這些 Python 命令執行技巧，將能夠幫助你更靈活地運用 Python 來提升日常工作效率。快來試試吧！