如何在 Python 中高效执行 Bash 脚本：从基础到实战

2026-02-13 18:41:11 0条评论 3次阅读 0人点赞

如果你是一名开发者，无论你使用的是 macOS、Linux 还是 Windows（通过 WSL），你都不可避免地要与 Bash shell 打交道。特别是当你运行 Ubuntu、Linux Mint 或其他 Linux 发行版时，终端往往是你的首选工具。

在软件开发的生命周期中，我们经常面临这样一个实际需求：我们已经编写了一个功能强大的 Bash 脚本（或者一系列 Linux 命令），现在需要在 Python 应用程序中调用它。也许是为了利用现有的系统工具，也许是为了执行复杂的数据处理管道。

在这篇文章中，我们将深入探讨 Python 如何与 Bash 环境进行交互。我们将分析系统交互的两大主要模块：INLINECODEe9322d6f 模块和 INLINECODE3329430a 模块，并通过实战示例，向你展示如何安全、高效地在 Python 中运行 Bash 脚本和命令。

为什么我们需要在 Python 中调用 Bash？

在实际开发中，Python 擅长处理高级逻辑、数据分析和 Web 应用，而 Bash 则是系统管理、文件操作和管道处理的王者。将两者结合，可以实现 "1+1>2" 的效果。例如，你可能需要用 Python 动态生成数据，然后调用 Bash 的 INLINECODEfbeff36e 进行视频转码，或者使用 INLINECODE7534bcfc 进行文件同步。

两种主要的途径

Python 提供了多种与系统交互的方式，但最主流且推荐的只有两个：

  • os 模块：Python 早期的标准，提供基本的系统命令调用功能。
  • subprocess 模块：现代 Python 的首选标准，提供了强大的进程管理、输入输出流控制以及错误处理机制。

下面让我们通过实战代码，逐一攻克这些技术点。

场景一：快速执行简单命令（INLINECODEf6ad9a6e 与 INLINECODE3b7a14fa）

对于一些简单的、不需要获取返回结果的系统命令，我们可以使用最直观的方法。

使用 os.system 打印输出

os.system 是最简单的方法，它直接在子 shell 中执行命令，并将输出直接重定向到当前进程的控制台。这意味着你无法在 Python 变量中直接捕获命令的输出结果。

import os

# 我们可以直接执行简单的 Linux 命令
# 下面的命令会在终端打印 "Hello World"
return_code = os.system("echo Hello World")

print(f"命令的退出状态码是: {return_code}")

输出示例：

Hello World
命令的退出状态码是: 0

注意：os.system 的返回值是命令的退出状态码（通常 0 表示成功），而不是命令的输出内容。这在仅需要执行动作（如清屏、启动服务）时非常有用。

现代推荐做法：subprocess.run

从 Python 3.5 开始，官方强烈推荐使用 subprocess.run()。它是运行子进程的通用封装，既简单又灵活。

import subprocess

# 使用列表的形式传递命令和参数，这是最安全、最推荐的方式
# 这相当于在终端输入: echo Hello Python
result = subprocess.run(["echo", "Hello Python"])

print(f"
命令执行完毕，退出码: {result.returncode}")

这里的关键点在于参数传递。我们将命令和参数作为列表传递，而不是拼接成一个长字符串。这样做可以避免 Shell 注入攻击的风险，处理带有空格的文件名时也更加安全。

场景二：捕获命令的输出结果

在实际开发中，我们不仅想运行命令，还想知道命令输出了什么。例如，我们运行 INLINECODE5649c996 查看文件列表，或者运行 INLINECODEe7b6061a 查找特定内容。

使用 capture_output=True (Python 3.7+)

INLINECODE1e252786 提供了一个非常方便的参数 INLINECODE4e87bb35。只要将它设为 True，Python 就会自动帮我们捕获标准输出和标准错误。

import subprocess

# 我们调用 date 命令来获取当前时间，并捕获它的输出
# capture_output=True 会自动捕获 stdout 和 stderr
result = subprocess.run(["date", "+%Y-%m-%d %H:%M:%S"], capture_output=True)

# stdout 和 stderr 返回的是字节串，我们需要用 .decode() 或 .text 属性转为字符串
output_text = result.stdout.text
print(f"捕获到的系统时间: {output_text.strip()}")

输出示例：

捕获到的系统时间: 2023-10-27 14:30:00

兼容旧版本：subprocess.check_output

如果你使用的是 Python 3.7 之前的版本，或者你只需要捕获标准输出（stdout），可以使用 check_output。

import subprocess

# check_output 直接返回捕获到的字节串内容
today = subprocess.check_output(["date"])

print("旧版方法获取的结果:", today.decode().strip())

场景三：执行现有的 Bash 脚本文件

这是最常见也是最实用的场景。假设你有一个名为 backup.sh 的复杂脚本，你想用 Python 来调度它。

首先，让我们假设你有一个简单的脚本（记得给它执行权限）：

#!/bin/bash
# save this as test_script.sh
echo "正在运行脚本..."
echo "收到的参数: $1"
date

重要提示：在运行之前，请务必在终端中赋予脚本执行权限：
chmod +x test_script.sh

方法一：直接调用（推荐）

如果你的脚本头部有正确的 shebang（如 INLINECODE32e8b5ab 或 INLINECODEa6760560），Python 可以直接调用它，无需显式启动 shell。

import subprocess

# 直接传递脚本路径和参数
# Python 会根据 shebang 找到解释器来运行它
try:
    result = subprocess.run(["./test_script.sh", "Argument1"], 
                            capture_output=True, 
                            text=True) # text=True 相当于 encoding=‘utf-8‘
    
    print("--- 脚本输出开始 ---")
    print(result.stdout)
    print("--- 脚本输出结束 ---")
    
except FileNotFoundError:
    print("错误：找不到脚本文件，请检查路径是否正确。")

方法二：通过 Shell 运行

有时候，你可能没有脚本的执行权限，或者脚本依赖于 Shell 的环境变量。这时可以使用 shell=True。

import subprocess

# 当 shell=True 时，command 应该是一个字符串
# 这会启动 /bin/sh (或 bash) 并在内部运行该字符串
script_path = "./test_script.sh"

# 注意：使用 shell=True 时要小心命令注入风险，特别是参数来自用户输入时
result = subprocess.run(f"{script_path} Argument2", shell=True, capture_output=True, text=True)

print(result.stdout)

深入探讨：错误处理与异常

作为专业的开发者，我们必须处理程序运行失败的情况。如果脚本不存在，或者脚本执行出错（返回非零退出码），默认情况下 subprocess.run 不会报错，这可能会让后续的逻辑产生 bug。

使用 check=True 强制检查错误

我们可以在 INLINECODE84865d5c 中添加 INLINECODEaf20f955 参数。一旦命令返回非零状态码（表示出错），Python 会立即抛出 CalledProcessError 异常，让我们可以捕获并处理它。

import subprocess

try:
    # 尝试运行一个不存在的命令，这会导致返回码非零
    subprocess.run(["ls", "/nonexistent_folder"], check=True)
except subprocess.CalledProcessError as e:
    print(f"命令执行失败了！")
    print(f"返回码: {e.returncode}")
    print(f"错误输出: {e.stderr.decode().strip() if e.stderr else ‘无‘}")

常见陷阱与解决方案

在将 Bash 脚本集成到 Python 时，新手（甚至老手）常会遇到以下问题，这里我们整理了 "避坑指南"：

1. 权限被拒绝

这是最经典的问题。你尝试运行 INLINECODE630c82a1，但系统报错 INLINECODE7a8346f6。

原因：脚本没有可执行权限。
解决：在 Python 中，你可以动态修改权限，或者确保脚本在部署前已被 chmod +x。

import os
import stat

script_path = "my_script.sh"

# 如果没有权限，我们可以给它加上
if not os.access(script_path, os.X_OK):
    # 添加用户执行权限
    os.chmod(script_path, stat.S_IXUSR | stat.S_IRUSR | stat.S_IWUSR)
    print(f"已为 {script_path} 添加执行权限")

2. Exec format error (执行格式错误)

错误：OSError: [Errno 8] Exec format error。
原因：通常发生在两处：一是你试图直接执行一个没有 shebang 行（#!/bin/bash）的脚本；二是你试图在非 shell 环境下执行一个 shell 脚本。
解决：检查脚本的第一行是否为 INLINECODEab27eab0 或 INLINECODEc1c4c182。如果没有，请在代码中显式指定解释器：

import subprocess

# 不要直接传脚本文件名，而是调用 /bin/bash 并传入脚本作为参数
subprocess.run(["/bin/bash", "my_script_without_shebang.sh"])

3. 乱码问题

在 Windows 或某些配置特殊的 Linux 服务器上，Bash 输出中文时可能会乱码。

解决：显式指定 INLINECODE71b99dd9 参数。从 Python 3.7 开始，可以使用简写的 INLINECODEe845f599（它默认使用系统的首选编码，通常是 UTF-8），但对于严格的场景，建议手动指定：

subprocess.run(["ls", "/home/用户"], encoding="utf-8", errors="replace")

实战演练：构建一个高效的自动化任务

让我们把学到的知识整合起来，编写一个实用的 Python 函数。这个函数的任务是：自动备份一个文件夹。

我们将利用 Bash 的强大 tar 命令来完成打包，并用 Python 来控制流程。

import subprocess
import os
from datetime import datetime

def create_backup(source_dir, backup_filename):
    """
    使用 Bash 的 tar 命令创建备份。
    """
    print(f"开始备份 {source_dir} 到 {backup_filename}...")
    
    # 构建 tar 命令
    # -c: 创建归档
    # -z: 使用 gzip 压缩
    # -f: 指定文件名
    command = [
        "tar", 
        "-czf", 
        backup_filename, 
        source_dir
    ]
    
    try:
        # 使用 subprocess.run 执行命令
        # check=True: 如果 tar 失败则抛出异常
        # capture_output: 我们想看结果，或者可以设为 False 让 tar 自己打印进度
        result = subprocess.run(command, check=True, capture_output=True, text=True)
        
        # tar 通常成功时不输出内容，除非用了 -v 参数
        if result.stderr:
            print("过程输出:", result.stderr)
            
        print("备份成功完成！")
        
    except subprocess.CalledProcessError as e:
        print(f"
哎呀，备份失败了！错误代码: {e.returncode}")
        print(f"错误详情: {e.stderr}")

# 使用示例
if __name__ == "__main__":
    # 模拟一个目录
    target_dir = "/var/log" # 假设我们要备份日志 (这通常需要 sudo 权限，实际测试请换做自己创建的目录)
    # 为了演示安全，这里使用当前目录
    target_dir = "."
    
    # 生成带时间戳的文件名
    timestamp = datetime.now().strftime("%Y%m%d_%H%M%S")
    backup_file = f"backup_{timestamp}.tar.gz"
    
    create_backup(target_dir, backup_file)

性能与最佳实践总结

在实际工程中，选择正确的方法至关重要。以下是我们总结的一些最佳实践建议：

  • 优先使用 INLINECODE4a41882e：除非你是在写非常古老的代码维护脚本，否则永远不要使用 INLINECODE0258e860 或 INLINECODE1e5a3a21。INLINECODEc186557c 更加安全、灵活且易于控制。
  • 参数安全：尽量传递列表而非字符串。不要直接拼接命令字符串（例如 INLINECODEb36df1ef），这是巨大的安全漏洞。始终使用 INLINECODEa5058d13 的形式。
  • 文本模式：为了处理输出方便，记得加上 INLINECODE33625e58（Python 3.7+），这样你得到的 INLINECODE55b10c73 就是字符串，而不是 INLINECODE0a77129b 字节串，省去了手动 INLINECODEa256e67d 的麻烦。
  • 超时控制：在运行可能卡死的外部脚本时，一定要设置超时参数。例如：INLINECODE74ead16b。如果命令运行超过 60 秒，Python 会主动杀掉它并抛出 INLINECODE47002f8a 异常，防止你的 Python 程序假死。
  • Shell 还是 No Shell：除非你需要使用 Shell 的特性（如通配符 INLINECODE37b86550、管道 INLINECODEf08e36d9、变量替换 INLINECODE9a3d7662），否则尽量避免使用 INLINECODE83d9af5e。直接启动进程不仅开销小，而且更安全。

结语

通过这篇文章，我们从基础的 INLINECODE0d2f0455 走到了强大的 INLINECODE03f46ef9 模块，掌握了如何在 Python 中执行 Bash 命令、处理输出、捕获错误以及管理现有脚本。

记住，Python 和 Bash 并不是非此即彼的竞争对手，而是可以完美协作的工具。当你下次需要编写自动化脚本时，不妨尝试用 Python 编写主逻辑，调用 Bash 完成系统级操作，这样既能享受 Python 的优雅语法，又能利用 Unix/Linux 强大的命令行工具集。希望这些技巧能帮助你在日常开发中事半功倍！

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