本文主要讲解 getopt 和 getopt_long 函数，这两个函数并不是 C++ 标准库的一部分，而是 POSIX 标准的函数，主要用于解析命令行选项，在很多 UNIX 兼容系统中得到了广泛使用。
我们在给某个程序指定选项和参数时，通常是如下形式：
program -a -b value --type typanme
其中横线后面的名称就是选项，选项后面跟着的就是参数，参数有三种情况，可能是不带参数、必须带参数或者参数可选。我们后文所指的短选项和长选项，主要是指使用短名称或者长名称来定义的选项，而参数是指选项后面所跟的变量。
函数声明式如下：
#include <unistd.h>
int getopt(int argc, char * const argv[],
const char *optstring);
extern char *optarg;
extern int optind, opterr, optopt;
#include <getopt.h>
int getopt_long(int argc, char * const argv[],
const char *optstring,
const struct option *longopts, int *longindex);
int getopt_long_only(int argc, char * const argv[],
const char *optstring,
const struct option *longopts, int *longindex);
getopt
其中 getopt 用来解析短选项，getopt_long 和 getopt_long_only 用来解析长选项。
其中 argc 和 argv 就是 main 函数的默认参数，定义与其一致。下面是一个例子
#include <iostream>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
int opt;
while ((opt = getopt(argc, argv, "ab:c::")) != -1) {
switch (opt) {
case 'a':
std::cout << "Option a\n";
break;
case 'b':
std::cout << "Option b with value: " << optarg << "\n";
break;
case 'c':
std::cout << "Option c with value: " << (optarg ? optarg : "none") << "\n";
break;
default: // '?'
std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " [-a] [-b value] [-c [value]]\n";
return 1;
}
}
return 0;
}
在本例中，getopt 函数直接获取 main 函数的参数 argc 和 argv，并指定了第三个参数 ab:c::，它们都是短参数，在执行本程序时，可以通过 [-a] [-b vlaue] [-c [value]] 来运行，使用 [] 扩号的意思为可选，因此：
[-a]表示 -a 选项，它的后面没有冒号，因此该选项不需要参数。[-b value]表示 -b 选项，它的后面有一个冒号，因此该选项需要一个参数。[-c [vlaue]]表示 -c 选项，它的后面有两个冒号，因此选项的参数可选。
getopt 函数会返回当前解析到的选项，如果没有解析到，会返回 -1。然后我们根据返回值进入到 switch 的某个分支解析该选项的参数，optarg 是一个全局变量，指向当前的参数。
getopt_long
与 getopt 相比，getopt_long 函数支持解析长选项，我们通常使用 man 手册查看 linux 的相关命令时，也能看到关于长选项的一些应用。在解析长选项之前，我们要定义一下长选项：
#include <iostream>
#include <getopt.h>
#include <cstdlib>
int main(int argc, char *argv[]) {
int opt;
int option_index = 0;
// 定义长选项
static struct option long_options[] = {
{"help", no_argument, 0, 'h'},
{"add", required_argument, 0, 'a'},
{"delete", required_argument, 0, 'd'},
{"verbose", no_argument, 0, 'v'},
{0, 0, 0, 0}
};
// 解析选项
while ((opt = getopt_long(argc, argv, "ha:d:v", long_options, &option_index)) != -1) {
switch (opt) {
case 'h':
std::cout << "Usage: " << argv[0] << " [options]\n"
<< "Options:\n"
<< " -h, --help Display this help message\n"
<< " -a, --add VALUE Add value\n"
<< " -d, --delete VALUE Delete value\n"
<< " -v, --verbose Enable verbose mode\n";
exit(EXIT_SUCCESS);
case 'a':
std::cout << "Add option with value: " << optarg << "\n";
break;
case 'd':
std::cout << "Delete option with value: " << optarg << "\n";
break;
case 'v':
std::cout << "Verbose mode enabled\n";
break;
default:
std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " [-h] [-a value] [-d value] [-v]\n";
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
return 0;
}
在上述例子中，与 getopt 相比，我们给 getopt_long 多传入了两个参数：long_options 和 &option_index。其中 long_options 是一个结构体数组，用于指明所有的长选项配置，而每个结构体的结构如下：
struct option {
const char *name;
int has_arg;
int *flag;
int val;
};
其中 name 就是长选项的名称，has_arg 表示是否指定参数，getopt.h 头文件提供了一些宏定义：
# define no_argument 0
# define required_argument 1
# define optional_argument 2
它们与我们讲解 getopt 的例子一致，分别对应无冒号、一个冒号和两个冒号三种情况，表示无参数、有参数，参数可选。
第三个成员变量 flag 表示长选项参数的返回形式：
- flag 为 NULL，getopt_long 在解析到该选项时会返回指定的 val，即第四个成员变量，并将该选项的参数存在 optarg 中。
- flag 不为 NULL，getopt_long 在解析到该选项时会返回 0，并将该选项的参数存放在 flag 所指的变量上。如果到最后也没有解析到该参数，那么 flag 所指内容将被赋值为 val，即第四个成员变量。
flag 和 val 的配置稍微复杂一些，但搞清楚之后，能够让我们更好的去应用 getopt_long 的能力。这里简单介绍两种我遇到的使用情况：
- 对于某个选项，提供一个长名称和一个短名称。
比如参数 help，除了提供长名称 help 之外，还提供短名称 h。在这种情况下，我们可以将 long_options 的结构体中 help 选项的 val 值设置为 h，这样直接根据 getopt_long 的返回值为 h 时来处理该选项。
- 对于某个选项，只提供一个长名称。
这种情况可能比较少见，但有时要求用户必须指明长选项名称，会比使用一个无明确意义的短名称更不容易出现错误，而这带来的代价是输入时多打几个字母，这在程序的参数众多时会比较有用，因为常常会忘记某个参数的具体含义。
比如我们要指定一个 scene_type 选项，在使用 --scene_type param 后，getopt_long 会解析到它，并根据 flag 的情况决定返回什么内容，我通常会把 flag 设置为 null，然后 getopt_long 就会返回 val，再根据 val 去对该选项的参数做处理。
例如：
static struct option long_options[] = {
...
{"scene_type", required_argument, 0, 0},
{"run_type", required_argument, 0, 0},
...
{0, 0, 0, 0}
};
while ((opt = getopt_long(argc, argv, "ha:d:v", long_options, &option_index)) != -1) {
switch (opt) {
...
case 0:
const char *option_name = long_options[option_index];
if (strcmp(option_name, "sceen_type") == 0) {
...
} else if (strcmp(option_name, "run_type") == 0) {
}
...
}
}
是的，在上面这个例子中，我把两个选项的 val 都设置为了 0，这样 getopt_long 在解析到之后返回 0，然后通过 getopt_long 的第五个参数 option_index 来获取选项的长名称。对这个参数终于出现了，我目前仅仅发现它在这种情况下有用，因为在其他情况下，我们用短参数足矣。option_index 是一个出参，需要我们提前定义好，它表示当前解析的选项在 long_options 中的下标。
getopt_long_only
与 getopt_long 相比，getopt_long_only 支持使用单个横线来指定长选项，就像 -。如果 - 后面的名称与长选项不匹配，但与某个短选项匹配了，那么它会匹配到短选项上。