C語言中getopt()函數

在Linux中，用命令行執行可執行文件時可能會涉及到給其加入不同的參數的問題，例如：

./a.out -a1234 -b432 -c -d

程序會根據讀取的參數執行相應的操作，在C語言中，這個功能一般是靠getopt()這個函數，結合switch語句來完成的，首先來看下面的代碼:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
  int ch;
  opterr=0;
  
  while((ch=getopt(argc,argv,"a:b::cde"))!=-1)
  {
    printf("optind:%d\n",optind);
    printf("optarg:%s\n",optarg);
    printf("ch:%c\n",ch);
    switch(ch)
    {
      case 'a':
        printf("option a:'%s'\n",optarg);
        break;
      case 'b':
        printf("option b:'%s'\n",optarg);
        break;
      case 'c':
        printf("option c\n");
        break;
      case 'd':
        printf("option d\n");
        break;
      case 'e':
        printf("option e\n");
        break;
      default:
        printf("other option:%c\n",ch);
    }
    printf("optopt+%c\n",optopt);
  }

}    

用gcc編譯後，在終端行執行以上的命令：

./a.out -a1234 -b432 -c -d

則會有如下的輸出：

optind:2
optarg:1234
ch:a
option a:'1234'
optopt+
optind:3
optarg:432
ch:b
option b:'432'
optopt+
optind:4
optarg:(null)
ch:c
option c
optopt+
optind:5
optarg:(null)
ch:d
option d
optopt+

要理解getopt()函數的作用，首先要清楚帶參數的main()函數的使用:
main(int argc,char *argv[])中的argc是一個整型，argv是一個指針數組，argc記錄argv的大小。上面的例子中。
argc=5;
argv[0]=./a.out
argv[1]=-a1234
argv[2]=-b432
argv[3]=-c
argv[4]=-d
getopt()函數的原型爲getopt(int argc,char *const argv[],const char *optstring)。
其中argc和argv一般就將main函數的那兩個參數原樣傳入。
optstring是一段自己規定的選項串，例如本例中的"a:b::cde",表示可以有，-a,-b,-c,-d,-e這幾個參數。
“:”表示必須該選項帶有額外的參數，全域變量optarg會指向此額外參數，“::”標識該額外的參數可選(有些Uinx可能不支持“::”）。
全域變量optind指示下一個要讀取的參數在argv中的位置。
如果getopt()找不到符合的參數則會印出錯信息，並將全域變量optopt設爲“?”字符。

如果不希望getopt()印出錯信息，則只要將全域變量opterr設爲0即可。

變量函數原型：
        extern char *optarg; 
        extern int optind,  // 初始化值爲1，下一次調用getopt時，從optind存儲的位置重新開始檢查選項。 
        extern int opterr,  // 初始化值爲1，當opterr=0時，getopt不向stderr輸出錯誤信息。
        extern int optopt;  // 當命令行選項字符不包括在optstring中或者選項缺少必要的參數時，
                                    // 該選項存儲在optopt中， getopt返回'？’。
        int getopt(int argc, char * const argv[], const char *optstring);

optarg和optind是兩個最重要的external 變量。optarg是指向參數的指針（當然這隻針對有參數的選項）；optind是argv[]數組的索引，衆所周知，argv[0]是函數名稱，所有參數從argv[1]開始，所以optind被初始化設置指爲1。        每調用一次getopt()函數，返回一個選項，如果該選項有參數，則optarg指向該參數。 在命令行選項參數再也檢查不到optstring中包含的選項時，返回-1

函數getopt()有三個參數，argc和argv[]應該不需要多說，下面說一下字符串optstring，它是作爲選項的字符串的列表。

        函數getopt()認爲optstring中，以'-’開頭的字符（注意！不是字符串！！）就是命令行參數選項，有的參數選項後面可以跟參數值。optstring中的格式規範如下：
1) 單個字符，表示選項，
2) 單個字符後接一個冒號”:”，表示該選項後必須跟一個參數值。參數緊跟在選項後或者以空格隔開。該參數的指針賦給optarg。
3) 單個字符後跟兩個冒號”::”，表示該選項後必須跟一個參數。參數必須緊跟在選項後不能以空格隔開。該參數的指針賦給optarg。（這個特性是GNU的擴張）。

        例如optstring="ab:c::d::"，程序名稱爲test.ext，在命令行下運行該程序：

        test.exe -a -b host -ckeke -d haha

        在這個命令行參數中，-a和-h就是選項元素，去掉'-'，a,b,c就是選項。host是b的參數，keke是c的參數。但haha並不是d的參數，因爲它們中間有空格隔開。所以上面的命令行調用會出錯。

默認情況下getopt會重新排列命令行參數的順序，所以到最後所有不包含選項的命令行參數都排到最後。例如：

        test.exe -a ima -b host -ckeke -d haha

        最後命令行參數的順序是： -a -b host -ckeke -d ima haha
        如果optstring中的字符串以'+'加號開頭或者環境變量POSIXLY_CORRE被設置。那麼一遇到不包含選項的命令行參數，getopt就會停止，返回-1。

    對getopt()函數的使用，通常用一個循環，不斷的調用它，獲得其參數選項以及參數值（如果有的話），直到取完最後一個命令行參數（getopt()函數返回值爲-1）。並且，爲了防止用戶不按照要求進行命令行輸入，會設計一個help選項，以告知用戶如何使用命令行運行該程序）。