C语言命令行解析函数：getopt/getopt_long

命令行工具下的参数选项有两种，长选项和短选项。短选项以-开头，后面跟单个字母；长选项以--开头，后面可跟多个字母。

一. getopt()

1.功能：解析命令行短选项参数

2.函数原型：

#include <getopt.h>
int getopt(int argc, char * const argv[], const char *optstring);

getopt.h中声明的几个外部变量：
extern char *optarg;
extern int optind, opterr, optopt;

optarg：若短选项后有参数，则optarg指向该参数
optind：扫描选项时，标识下一个选项的索引；扫描结束后，标识第一个非选项参数索引
opterr：出现不可识别的选项时，getopt将打印错误信息。将opterr设为0,可不打印错误信息。
optopt：存放不可识别的选项至optopt

3.参数
argc：参数的个数(main)
argv：参数数组(main)
optstring：短选项字符集合，如 -i -n中的i,n
若选项后面有参数，则选项字符后加:， 对应的参数值保存在外部变量optarg中
如optstring 为"i:a",则表示程序支持两个短选项 -i arg和-a, -i后面须有参数值
当执行./a.out -i filename -a时，optarg指针就指向filename

4.解析过程
getopt首先扫描argv[1]到argv[argc-1]，并将选项及参数依次放到argv数组的最左边，非选项参数依次放到argv的最后边
即该函数会改变argv的排列顺序。

如执行程序为:

     0         1    2    3    4  5    6     7  8   9 
$ ./mygetopt file1 -i infile -a -o outfile -v -h file2

扫描过程中，optind是下一个选项的索引（如-i、-a、-o、-v）, 非选项参数将跳过，同时optind增1。optind初始值为1。
当扫描argv[1]时，为非选项参数，跳过，optind=2; 扫描到-i选项时，后面有参数，下一个将要扫描的选项是-a,则optind更改为4；
扫描到-a选项时，下一个选项是-o，optind=5; 扫描到-o选项时，后面有参数，下一个选项是-v,optind=7; 扫描到-v选项时，下一个
选项是-h，optind=8; 扫描到-h选项时，扫描完了，optind=9

扫描结束后，getopt会将argv数组修改成下面的形式(optstring指定为"i:ao:vh")：

     0       1    2    3  4    5     6  7   8     9
$./mygetopt -i infile -a -o outfile -v -h file1 file2

同时，optind会指向非选项的第一个参数，如上面，optind将指向file1

5.返回值

若getopt找到短选项字符，则返回该选项字符，如此例中的i a o v h.
若出现不能接受的选项字符或丢失选项参数，则返回?，同时optopt将被设置成相应选项字符；
则后面没有选项字符，则返回-1

6.测试程序

#include <stdio.h>
#include <getopt.h>

void usage(const char *p)
{
    printf("Usage: %s [-i infile] [-a] [-o outfile] [-v] [-h] [file]
", p);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int ch=0;
    opterr=0; // prevent error information to print for unrecognized options
    while( (ch=getopt(argc, argv, "i:ao:vh") ) != -1 )
    {
        switch(ch)
        {
        case 'i':
            printf("option i: %s
", optarg);/*optind：有参数是选项参数的索引(从1开始)*/
            printf("optind=%d

", optind);
            break;
        case 'a':
            printf("option a :%c
", ch);
            printf("optind=%d

", optind); /*optind：没有参数是选项本身的索引(从1开始)*/
            break;
        case 'o':
            printf("option o: %s
", optarg);
            printf("optind=%d

", optind);
            break;
        case 'v':
            printf("option v: %c
", ch);
            printf("optind=%d

", optind);
            break;
        case 'h':
            usage(argv[0]);
            printf("optind=%d

", optind);
            break;
        default:
            printf("unrecognized option: %c
", optopt);
            usage(argv[0]);
        }
    }

    printf("optind = %d
", optind);

    if ( optind < argc )
    {
        printf("
non-option arguments below:
");
        while( optind < argc )
        {
            printf("%s
", argv[optind++]);
        }
    }

    for(ch=0; ch<argc; ch++)
    {
        printf("%s ",argv[ch]);
    }
    printf("
");
    return 0;
}

                               0    1     2    3   4    5   6      7   8    9     10   11     12   13   14      15 
ubuntu@ubuntu:~/mytest/test$ ./pp file1 file2 -i infile -a baidu  sina -o outfile -v renmin google -h bluestar file2
option i: infile
optind=5

option a :a
optind=6

option o: outfile
optind=10

option v: v
optind=11

Usage: ./pp [-i infile] [-a] [-o outfile] [-v] [-h] [file]
optind=14  /*-h因为它没有参数，所以直接是下一个元素*/

optind = 8 /*第一个非法参数*/

non-option arguments below:
file1  file2  baidu  sina  renmin  google  bluestar  file2

  0   1   2    3   4    5     6  7   8    9    10    11    12    13      14      15  
./pp -i infile -a -o outfile -v -h file1 file2 baidu sina renmin google bluestar file2 

注：
getopt()的返回后，如果有选项参数的话optarg指向选项参数，并且变量optind包含下一个argv参数作为对getopt()下一次调用的索引。
变量optopt保存最后一个由getopt()返回的已知的选项。
在调用getopt()之前，将opterr设置为0，这样就可以在getopt()函数发现错误的时候强制它不输出任何消息。

二、getopt_long()

1.功能
支持长选项的命令行解析

2.原型
int getopt_long(int argc, char * const argv[],const char *optstring, const struct option *longopts,int *longindex);

3.参数
argc和argv通常直接从main()的两个参数传递而来
optsting是选项参数组成的字符串，表示可以接受的参数。例如，"a:b:cd"
longopts是一个结构体数组，option结构称为长选项表，其声明如下：
struct option {
　　const char *name;
　　int has_arg;
　　int *flag;
　　int val;
};

结构中的元素解释如下：
　　const char *name ：选项名，前面没有短横线。譬如"help"、"verbose"之类。
　　int has_arg ：描述长选项是否有选项参数，如果有，是哪种类型的参数，其值见下表:
符号常量 数值 含义
　　　　no_argument 0 选项没有参数
　　　　required_argument 1 选项需要参数
　　　　optional_argument 2 选项参数是可选的
　　nt *flag ：如果该指针为NULL，那么getopt_long返回val字段的值；如果该指针不为NULL，那么会使得它所指向
的结构填入val字段的值，同时getopt_long返回0；
　　int val ：如果flag是NULL，那么val通常是个字符常量，如果短选项和长选项一致，那么该字符就应该与optstring中出现
的这个选项的参数相同；

　　longindex参数一般赋为NULL即可；如果没有设置为NULL，那么它就指向一个变量，这个变量会被赋值为寻找到的长选项在longopts
中的索引值，这可以用于错误诊断。

对于options类型参数可以有两种方式：
1）短选项（short options）: 它们通常包含一个连字号和一个字母（大写或小写字母）。例如：-s，-h等。
2）长选项（long options） : 包含了两个连字号和一些大小写字母组成的单词。例如，--size，--help等。

4.返回值
每次调用getopt_long，它会解析一个符号，返回相应的短选项字符，如果解析完毕返回-1
如果getopt_long遇到一个无效的选项字符，它会打印一个错误消息并且返回'?'
当getopt_long解析到一个长选项并且发现后面没有参数则返回':'，表示缺乏参数。

当处理一个参数时，全局变量optarg指向下一个要处理的变量。当getopt_long处理完所有的选项后，全局变
量optind指向第一个未知的选项索引。

#include <stdio.h>
#include <getopt.h>

int do_name, do_gf_name;
char *l_opt_arg;
static const char *shortopts = "l:ng";

struct option longopts[] = {
  {"name",    no_argument,       NULL, 'n'},
  {"good", no_argument,       NULL, 'g'},
  {"love",    required_argument, NULL, 'l'},
  {0,         0,                 0,      0},
};

int main (int argc, char *argv[])
{
    int c;
    while ((c = getopt_long (argc, argv, shortopts, longopts, NULL)) != -1)
    {
        switch (c)
        {
        case 'n':
            printf ("nnnnn.
");
            break;
        case 'g':
            printf ("ggggg.
");
            break;
        case 'l':
            l_opt_arg = optarg;
            printf ("%s!
", l_opt_arg);
            break;
        }
    }

    return 0;
}

6.结果

$ ./dd --name
nnnnn.
$ ./dd --good
ggggg.
$ ./dd --love you
you!