003-掌控命令行-CLI11-C++开源库108杰

news2025/3/25 20:58:15

首选的现代C++风格命令行参数解析器!
（本课程包含两段教学视频。）
CLI11-命令行解析库

  1. 以文件对象监控程序为实例，五分钟实现从命令行读入多个监控目标路径；
  2. 区分两大时机，学习 CLI11 构建与解析参数两大场景下的异常处理；
  3. 区分三种选项：匿名vs.具名、选项vs.标志、必选vs.可选，全面掌握CLI11

0. 楔

本课含两段教学视频

在代码中，将关键业务数据写死，通常不是一个好做法。譬如前面课堂中基于 libwatch 所写的文件对象变动信息监控工具，用户拿到手后，就只能监控一个既定的位置：d:/tmp ，在真实工作中，这是妥妥要主动离职的节奏……

有两种常用方法用于解决类似此类的，要在运行前才能获得关键信息的问题：

  1. 命令行参数：运行程序时，通过在程序后面加参数（称为 command-line arguments）获取信息；
  2. 配置文件：程序运行后，从指定文件中读取相关配置。

这节课我们讲第1种方法，下一节课讲第2种方法，以及（真正的重点）两种方法的配合。

命令行参数和配置文件本就是为了同一个业务目标（程序运行时取得外部关键可变信息），因此，如果库本身未能支持与另一方的配合，二者的配合逻辑就只能由程序员完成。CLII很好的支持和配置文件的结合，是我们将它作为首选学习（也推荐在工作中使用）的命令行参数解析库的重要原因（甚至没有之一）。

1. 快速感受

CLI11 是一个纯头文件的库，使用起来非常方便。

纯头文件库：只有头文件，使用时只需 include 必要的头文件即可，无需事先编译库本身。缺点是：通常此类库的头文件都相对巨大，会造成目标项目每次编译时，为其耗费较长的时间。在后面的练习中，你将痛苦地感受到一点（不要问视频中为什么编译那么快，因为很多等待过程被一剪没了……）。

在 msys2 （以UCRT64环境为例）中安装 CLI11 :

pacman -S mingw-w64-ucrt-x86_64-cli11

我们以实现文件监控工具监控目标可通过命令行参数设定为案例，快速感受 CLI11 的功能与基本使用方式。

  • 视频1

007-CLI11命令行解析-1快速感受-C++108杰

  • 关键代码

加入CLI以实现从命令行读取待监控路径（支持多个）功能后，HellFSWatch 项目的主函数为：

int main(int argc, char** argv) 
{
    // 一、定义一个CLI::App 的变量
    CLI::App app("HelloFSWatch");
    // 二、定义需要从命令行参数读入的变量
    std::vector<std::string> paths;
    // 三、添加参数项
    app.add_option("paths", paths, "paths to watch"); 

    // 四、开始解析命令行
    app.parse(argc, argv);

    if (paths.empty())
    {
        std::cerr << "paths is empty!" << std::endl;
        return -1;
    }
    else
    {
        for (auto const& path : paths)
        {
            std::cout << path << std::endl;
        }
    }

    auto *monitor = fsw::monitor_factory::create_monitor(
        system_default_monitor_type,
        paths,
        on_file_changed
    );

    // 启动监控
    monitor->start();  // 进入死循环
}

这段代码能工作，但相当脆弱，用户一不小心给错参数就可能造成程序发生异常，并相当不体面地直接退出……，详细改进方法，请同学们学完下一小节 “2. 用法详解” 后，结合作业完成（完成后可提交给老师）。

2. 用法详解

在“用法详解”的视频中，我们将学习到：

  1. 异常处理：构建阶段的异常处理和解析阶段的异常处理；
  2. 匿名参数与具名参数：其中的匿名参数也称为位置参数，因为此类区分此类参数在命令行中没有名字指示，因此，最终识别它们的唯一方法，是通过它们出现在命令行中的位置加以区分；
  3. 长名字、短名字（注意，超过一个字母，就叫长名字）；
  4. option 和 flag 之分；
  5. 必选和可选之分；
  6. 命令行参数与配置文件的基本配合思路。
  • 视频2

008-CLI11命令行解析-2用法详解-C++108杰

  • 代码 - CMakeLists.txt
cmake_minimum_required(VERSION 3.10.0)
project(HelloCLI11 VERSION 0.1.0 LANGUAGES C CXX)

set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS "-static")

add_executable(HelloCLI11 main.cpp)

其中添加 “-staic” 链接选项并非必须，仅为方便在控制台（包括VSCODE集成的终端中）直接运行例程（否则，需要复制一大堆相关的动态库到程序目录下才能运行）。

  • 代码 - main.cpp
#include <cstdlib>

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <iomanip>

#include <CLI/CLI.hpp>

int main(int argc, char** argv)
{
    std::system("chcp 65001 > nul");

    CLI::App app ("一个CLI11命令行参数解析的例子");

    std::vector<std::string> paths;
    int maxCount = 0;
    bool createdOnly = false;

    try
    {
        app.add_option("paths", paths, "待监控的文件夹路径（可含多个）")->required();
        app.add_option("--max-count,-m", maxCount, "最大消息数");
        app.add_flag("-c,--created-only", createdOnly, "只关注新建信息");
    }
    catch(CLI::ConstructionError const& e)
    {
        return app.exit(e);
    }

    CLI11_PARSE(app, argc, argv);

    std::cout << "待监控的目录：\n";

    for (auto const& path: paths)
    {
        std::cout << path << "\n";
    }

    std::cout << "max-count : " << maxCount << "\n";
    std::cout << "created-only: " << std::boolalpha << createdOnly << "\n";

    std::system("pause");
}

其中的 CLI11_PARSE 是 CLI11 提供的宏，CLI11_PARSE (app, argc, argv) 大体将对应到以下代码：

    try
    {
        app.parse(argc, argv); 
    }
    catch(CLI::ParseError const& e)
    {
        return app.exit(e);
    }

3. 知识小结

  1. 构建时期产生的异常，基类为 CLI::ConstructionError ，此类错误通常是我们在使用add_option()或add_flag()时，所配置的参数项逻辑不合理，比如：同名的参数，或者误以为可以添加名字超过一个字母的“短名字”；
  2. app.parse() 过程产生的异常，称为 “CLI::ParseError”，是一种典型的运行期异常：因为它通常由程序用户的错误造成（给出错误的命令行参数，比如，未给必选项参数），躲都没处躲，因此一定要加 try-catch 处理，为此，CLI11 干脆给了一个宏来简化处理；
  3. 再次强调：超过一个字母，就算长名字，必须在前面加两个杠 --；一个字母才是短名字，加一个杠 -；一个杠都不用加的，课程称之为 “匿名参数”，不过 CLI11 自身称之为 positionals 参数，即基于位置识别的参数；
  4. 绑定变量类型主要支持：整数、字符串、布尔值等，以及对应的动态数组（std::vector）；
  5. 当绑定的变量是 std::vector 类型，CLI11 会自动帮我们尝试读入连续的参数，存放到目标 vector 对象中；
  6. 类型是布尔值时，也可以通过是否提供该参数（名字）来推理参数值：有提供为true，否则为false，使用此方法时 ，需要通过 app.add_flag() 来添加参数；
  7. 同一参数的短名称和长名称，可在指定名称时，通过逗号分隔，二者次序无关，如例程代码中的 “–max-count,-m” 以及 “-c,–created-only”；
  8. 通过级联调用 ->required() ，可将对应参数设置为必选项；
  9. CLI11 已经自动添加了 --help,-h 参数，因此我们不能再添加它们。

如何避免“看着都懂了，一要写代码就又不会”的学习困境？想想，网络学习，总是差了点什么？当然是 “作业” 呀！请到 d2school.com 网站进入本文对应的课堂，做练习并交给老师批改（可能需要花10毛）。
CLI::App d2school

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