水文：GNU/POSIX 命令行选项惯例

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命令行工具的选项（options，也叫“开关”或“标志”）解析有很多约定。POSIX 标准定义了一套“短选项”的语法规范，GNU 项目在此基础上增加了“长选项”等扩展。日常使用的大部分 Linux/Unix 命令都遵循或部分遵循这些惯例。

1. POSIX 短选项惯例

POSIX（Portable Operating System Interface）在《Utility Syntax Guidelines》中定义了命令行工具应遵循的基本语法。

1.1 短选项以单个连字符开头

短选项通常是一个连字符 - 后跟一个字符，例如：

1
2
3

ls -a
grep -i
sort -r

选项名一般是字母或数字。

1.2 无参数短选项可以合并

多个不带参数的选项可以写在一起，只用一个连字符：

1
2
3

ls -la
# 等价于
ls -l -a

但若某个选项需要参数，合并时它会“吞掉”后面的内容作为参数：

1	grep -in pattern file

这里的 -in 被解释为 -i -n，因为 -i 和 -n 都不需要参数。如果写成：

1	grep -on pattern file

-o 需要参数吗？grep -o 确实不需要。但假设某个工具 foo -o 需要参数，那么：

foo -obar

通常表示选项 -o，其参数是 bar，而不是 -o -b -a -r。

1.3 选项参数的形式

如果短选项需要参数，参数可以：

作为同一个单词中选项后面的部分：

1	foo -ofilename

或者作为下一个独立的单词：

1	foo -o filename

两种形式都符合 POSIX 惯例。但可选参数（optional option argument）通常要求参数紧跟在选项后，避免歧义：

1	foo -oARG # 可选参数应这样写

1.4 选项必须出现在操作数之前

POSIX 规定，选项解析遇到第一个非选项参数（操作数）时停止，后面的内容都视为操作数，即使它们以 - 开头：

1	command -a arg1 -b

这里的 -b 会被当作普通操作数，而不是选项，因为它在 arg1 之后。若要改变这种严格顺序，需要 GNU 扩展或特定工具支持。

1.5 `--` 终止选项解析

-- 是一个特殊标记，表示“选项到此结束”，后面的所有内容都作为操作数处理，即使以 - 开头：

1 2	rm -- -filename touch -- --weird-name

1.6 单个 `-` 作为标准输入/输出占位符

很多命令将单独一个 - 作为操作数，表示标准输入或标准输出：

1 2	cat file - # 先输出 file 内容，再输出标准输入 tar cf - . # 将归档写到标准输出

注意：- 本身通常不作为选项名。

2. GNU 扩展：长选项

GNU 项目在保留 POSIX 短选项的基础上，增加了“长选项”，提高了可读性。

2.1 长选项以两个连字符开头

1
2
3

ls --all
grep --ignore-case
sort --reverse

长选项由字母、数字和连字符组成，通常是一个或多个完整单词。

2.2 长选项参数

带参数的长选项有两种写法：

用等号连接：

1	grep --after-context=5

用空格分隔：

1	grep --after-context 5

两种形式通常都支持。

若长选项有可选参数，应使用等号形式：

1 2	command --color=auto command --color

2.3 长选项的缩写

GNU getopt_long 允许长选项缩写，只要缩写是唯一的。例如：

1 2	ls --all ls --al

如果 --all 是唯一匹配的，--al 可以缩写。但脚本中应尽量使用完整长选项，避免新增选项导致歧义。

2.4 常用 GNU 标准长选项

GNU 建议所有工具支持：

--help：显示帮助信息
--version：显示版本信息

这是 GNU 编码规范的一部分。

3. POSIX 与 GNU 选项解析的差异

3.1 选项和操作数的顺序

POSIX：选项解析在第一个非选项操作数后停止。
GNU：默认情况下，getopt_long 会“排列”参数，将选项移到操作数前面继续解析，除非设置了环境变量 POSIXLY_CORRECT。

示例：

1	mycmd arg1 -a

POSIX 模式：-a 被当作操作数。
GNU 模式：-a 被识别为选项，arg1 最终作为操作数。

GNU 这样做是为了方便用户将选项写在后面，但会打破严格的 POSIX 兼容性。

3.2 长选项

POSIX 不定义长选项。长选项是 GNU 扩展，后来被许多非 GNU 工具接受，但严格 POSIX 环境可能不支持。

4. 命令行选项设计建议

如果你要编写命令行工具，遵循以下约定可以提高一致性和可用性：

短选项用于常用操作，长选项用于可读性。
1
2
3
-h, --help
-v, --version
-f, --file=FILE
无参数选项可以合并，有参数选项尽量使用独立参数或等号。
避免可选参数，容易造成歧义。
始终支持 -- 结束选项解析。
这样用户可以处理以 - 开头的文件名。
选项在操作数之前。
除非刻意支持 GNU 排列，否则保持传统顺序。
使用 --help 和 --version。
这是 GNU 标准，用户已经习惯。
选项名避免使用数字开头，防止与操作数混淆。
POSIX 允许数字，但可读性差。
如果需要多个参数，优先用逗号分隔或多次指定选项。
POSIX 惯例是一个选项最多一个参数。

5. 示例

一个兼容 GNU/POSIX 风格的工具调用可能长这样：

1	mytool --verbose --output=result.txt -- input.txt

--verbose：长选项，无参数
--output=result.txt：长选项带参数
--：结束选项
input.txt：操作数，即使名字像选项也不解析

等价的短选项形式：

1	mytool -v -o result.txt -- input.txt

或合并无参数短选项：

1	mytool -v -o result.txt -- input.txt

总结：POSIX 定义了短选项的基本规则，GNU 扩展了长选项和更宽松的参数排列。现代 Linux 工具大多结合两者，遵循“短选项易用、长选项可读”的原则。

GNU/POSIX 命令行选项惯例