【Linux 命令行参数解析函数getopt()】原理及直白理解

最近写代码恰好碰见getopt()这个函数，去网上找了很久，说实话，其他人写的有点看不懂，所以将我认为可以便于理解的地方描述一下：

int getopt(int argc, char * const argv[], const char *optstring);

首先理解这个函数的功能（不能保证大家都能理解）

1. 获取命令行信息，并读取命令行中的选项；
   （命令行组成或许存在盲区，这是某位博主的这是他的博客）
   Option就是选项，Option argument是参数：
   

2. 每读取到一个选项，会返回一个int整型，这个整型不是选项位置，而是选项对应的ASCII码值；

3. 这个函数附带了一些全局变量，这些全局变量中的optarg会对应着解析到的某个选项对应的参数；

其次我们需要理解函数原型

该函数的参数说明如下：

argc（参数个数）:

1. 类型：int
2. 说明：这是从main函数传递过来的命令行参数个数。在C语言中，argc包含了程序名（即argv[0]），因此如果命令行中有3个参数（不包括程序名），则argc的值为4。

argv（参数内容）:

1. 类型：char * const argv[]
2. 说明：这是从main函数传递过来的命令行参数数组。argv是一个指向指针的指针，每个指针指向一个C风格的字符串（以null字符\0结尾）。argv[0]通常是程序的名称，随后的元素是传递给程序的命令行参数。

optstring（选项字符串）:

1. 类型：const char *
2. 说明：这是一个字符串，它定义了getopt函数可以识别的选项。选项字符串中的每个字符都代表一个有效的选项。如果某个选项字符后面跟着一个冒号（:），则表示该选项需要一个参数。如果字符后面跟着两个冒号（::），则表示该选项的参数是可选的。

getopt函数的返回值主要有以下几种情况：

1. 选项字符：当成功解析一个选项时，getopt返回该选项的字符（实际上是其ASCII码值，但通常直接作为字符使用）。
2. EOF或-1：当所有选项都解析完毕后，getopt返回EOF（在POSIX系统中，EOF通常定义为-1）。这表示没有更多的选项需要处理。
3. ‘?’：如果遇到不符合optstring指定的选项，并且opterr未被设置为0，getopt会打印一个错误消息，并返回’?'字符。这通常用于表示未知的选项。

getopt函数的全局变量：

1. optarg：指向当前选项参数的指针（如果有的话）。
2. optind：再次调用getopt时的下一个argv指针的索引。
3. opterr：如果设置为0，则getopt不会打印错误消息。
4. optopt：最后一个未知选项。

getopt函数的行为：

1. 当成功解析一个选项时，返回该选项的字符（实际上是其ASCII码值，但通常直接作为字符使用）。
2. 当所有选项都解析完毕后，返回-1或EOF。
3. 如果遇到不符合optstring指定的选项，getopt将显示一个错误消息（除非opterr被设置为0），并将optopt设为?字符。

getopt参数示例（这个案例很清晰，如果要做大总结，我觉得这个函数的名称其实就足够：命令行参数解析函数）

假设我们有以下optstring：“ab:c::de”，并考虑以下命令行参数：

./program -a -b argb --c=argc -d -e arge foo bar

在C程序中，我们可能会这样使用getopt：

#include   
#include   
#include   
  
int main(int argc, char *argv[]) {  
    int opt;  
    while ((opt = getopt(argc, argv, "ab:c::de")) != -1) {  
        switch (opt) {  
        case 'a':  
            printf("Option -a\n");  
            break;  
        case 'b':  
            printf("Option -b with argument '%s'\n", optarg);  
            break;  
        case 'c':  
            // 注意：如果选项c后面有参数，它必须紧跟在c后面  
            if (optarg) {  
                printf("Option -c with argument '%s'\n", optarg);  
            } else {  
                printf("Option -c (no argument)\n");  
            }  
            break;  
        case 'd':  
            printf("Option -d\n");  
            break;  
        case 'e':  
            // 注意：选项e后面的'arge'不是选项e的参数，而是非选项参数  
            printf("Option -e\n");  
            break;  
        case '?':  
            // getopt会打印错误消息，但我们也可以在这里添加自定义处理  
            fprintf(stderr, "Unknown option: %c\n", optopt);  
            exit(EXIT_FAILURE);  
        default:  
            abort(); // 其他情况下，应该不会发生  
        }  
    }  
  
    // optind现在是第一个非选项参数的索引  
    // 在这个例子中，它是"foo"的索引  
    for (int i = optind; i < argc; i++) {  
        printf("Non-option argument: %s\n", argv[i]);  
    }  
  
    return 0;  
}

运行上面的程序，输出将会是：

Option -a  
Option -b with argument 'argb'  
Option -c (no argument) // 因为-c后面没有直接跟随参数  
Option -d  
Option -e  
Non-option argument: foo  
Non-option argument: bar

注意，尽管命令行中包含–c=argc这样的长选项格式，但getopt只处理短选项（单个字符的选项）。如果你需要处理长选项，可能需要使用getopt_long函数或手动解析它们。