在 Python 中执行 shell 命令有几种常见的方法，每种方法都有其适用场景，下面我将详细介绍这些方法,并提供代码示例和注意事项。

如何选择？

os.system() - 最简单的方式

这是最直接、最简单的方法，它会在子 shell 中执行命令，并返回命令的退出状态码（0 表示成功，非 0 表示失败）。

特点：

• 简单易用：一行代码即可。
• 不获取输出：命令的输出会直接打印到你的控制台（标准输出和标准错误），但 Python 程序本身无法捕获这些输出。
• 返回退出码：只关心命令是否成功执行。

示例代码：

import os
# 执行一个简单的命令
# 注意：输出会直接显示在终端上
return_code = os.system('ls -l')
print(f"命令的退出码是: {return_code}")
# 执行一个会失败的命令
return_code = os.system('ls /non_existent_directory')
print(f"命令的退出码是: {return_code}") # 通常会返回非0

缺点：

• 不安全：如果命令的任何部分来自用户输入,可能会导致命令注入漏洞。
• 功能有限：无法获取命令的输出,也无法与命令进行复杂的交互。

os.popen() - 获取命令的输出

os.popen() 打开一个管道,允许你读取命令的输出或向命令的输入写入数据。

特点：

• 可以获取输出：返回一个文件对象,你可以像读取普通文件一样读取命令的输出。
• 用法已过时：在 Python 3.3 之后，官方文档推荐使用 subprocess 模块来替代它。

示例代码：

import os
# 执行命令并获取输出
# 'r' 表示以只读模式打开管道
pipe = os.popen('ls -l')
# 读取所有输出
output = pipe.read()
# 关闭管道
pipe.close()
print("命令的输出是:")
print(output)
# 也可以逐行读取
# pipe = os.popen('ls -l')
# for line in pipe:
#     print(line.strip())
# pipe.close()

缺点：

• 同样不安全：和 os.system() 一样,存在命令注入的风险。
• 已过时：subprocess 提供了更强大、更灵活的接口。

subprocess 模块 - 现代、灵活、安全的选择

subprocess 是 Python 官方推荐用于生成子进程的模块，它功能强大，可以完全替代 os.system() 和 os.popen()，并且提供了更安全、更灵活的方式来管理子进程。

1 subprocess.run() - 推荐的通用方法 (Python 3.5+)

这是最现代、最推荐的接口,它提供了丰富的参数来控制子进程的行为。

特点：

• 灵活：可以指定是否捕获输出、是否检查返回码、如何处理输入等。
• 安全：可以通过 shell=False 和传递参数列表来避免命令注入。
• 返回 CompletedProcess 对象：该对象包含了命令的执行结果，如返回码、输出等。

基本用法：

import subprocess
# 1. 执行一个简单的命令，不关心输出
# check=True 会在命令返回非零退出码时抛出 CalledProcessError 异常
try:
    subprocess.run(['ls', '-l'], check=True)
except subprocess.CalledProcessError as e:
    print(f"命令执行失败，返回码: {e.returncode}")
# 2. 执行命令并捕获输出
# text=True 会将输出解码为字符串
# capture_output=True 会捕获标准输出和标准错误
result = subprocess.run(['echo', 'Hello from subprocess'], capture_output=True, text=True)
print(f"标准输出: {result.stdout}")
print(f"标准错误: {result.stderr}")
print(f"返回码: {result.returncode}")
# 3. 使用 shell=True (注意安全风险！)
# 当需要使用 shell 特性（如管道 |, 重定向 >）时，才使用 shell=True
# 如果命令来自用户输入，绝对不要使用 shell=True
command_with_pipe = 'ls -l | grep .py'
result = subprocess.run(command_with_pipe, shell=True, capture_output=True, text=True)
print(f"使用管道的输出:\n{result.stdout}")

2 subprocess.Popen() - 更底层的控制

Popen 是 subprocess 的底层构造函数，run() 等函数都是基于它构建的，当你需要更精细的控制时（与子进程进行实时交互），可以使用 Popen。

特点：

• 异步启动：Popen 启动子进程后会立即返回,不会等待命令执行完成。
• 交互能力：可以连接到子进程的标准输入、输出和错误流。

示例代码：

import subprocess
# 启动一个进程，但不等待它完成
proc = subprocess.Popen(['ping', '-c', '5', 'google.com'], stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, text=True)
# 你可以在这里做其他事情...
# 等待进程结束，并获取输出
stdout, stderr = proc.communicate()
print("--- 进程已结束 ---")
print(f"标准输出:\n{stdout}")
if stderr:
    print(f"标准错误:\n{stderr}")
print(f"最终返回码: {proc.returncode}")

shutil 模块 - 执行特定文件命令

shutil 模块提供了一些高级的文件操作，shutil.which() 和 shutil.copy() 等函数有时会隐式地调用 shell 命令，但它本身不直接用于执行任意 shell 命令，它更侧重于执行预定义的、与文件系统相关的操作。

安全警告：命令注入

当执行的命令包含来自不可信来源（如用户输入、网络请求、文件内容等）的字符串时，必须小心命令注入。

不安全的示例 (使用 os.system 或 subprocess 的 shell=True)

import subprocess
user_input = "malicious; rm -rf /" # 恶意输入
# 危险！这会执行 'ls -l' 和 'rm -rf /'
# subprocess.run(f'ls -l {user_input}', shell=True)
# 同样危险
# os.system(f'ls -l {user_input}')

安全的做法

将命令和参数作为列表传递给 subprocess，并设置 shell=False (这是默认值)。

import subprocess
user_input = "malicious; rm -rf /"
# 安全！Python 会将列表中的每个元素作为独立的参数传递
# 它会尝试执行 'ls -l'，并将 'malicious; rm -rf /' 作为文件名
# 这通常不会成功，并且绝不会执行 'rm' 命令
try:
    subprocess.run(['ls', '-l', user_input], check=True)
except FileNotFoundError:
    print(f"文件未找到: {user_input}")
except subprocess.CalledProcessError as e:
    print(f"命令执行失败，返回码: {e.returncode}")

最终建议

• 对于绝大多数新代码，请使用 subprocess.run()。 它是功能、安全性和易用性之间最好的平衡。
• 只有在需要与子进程进行复杂的实时交互时，才考虑使用 subprocess.Popen()。
• 尽量避免使用 os.system() 和 os.popen(),除非你维护的是非常古老的代码库。
• 永远不要将用户输入直接拼接到命令字符串中。 如果必须使用 shell=True,请务必对用户输入进行严格的清理和验证。