argparseとは

argparseはPythonの標準ライブラリモジュールで、プログラマーがPythonプログラムのために簡単にコマンドラインインターフェイスを作成できるようにします。コマンドライン引数とオプションを解析し、検証し、使用方法のヘルプメッセージを生成する便利な方法を提供します。argparseは、古いoptparseモジュールよりも改良され、多くの追加機能を提供します。

argparseを使用すると、プログラムが期待するコマンドライン引数のセットを定義し、その型を指定し、デフォルト値を設定し、ヘルプメッセージを提供し、引数をグループ化することができます。また、コマンドライン引数を解析するときに発生するエラーや例外を処理することもできます。

argparseの主な利点の1つは、その柔軟性です。プログラムの要件に応じて、シンプルまたは複雑なコマンドラインインターフェイスを定義できます。argparseは、位置引数（特定の順序で提供する必要がある必須の引数）とオプション引数（任意で、任意の順序で提供できる引数）を定義することができます。引数に複数の値を指定したり、引数が指定されていない場合のデフォルト値を指定したり、引数の依存関係や競合関係を指定することもできます。

argparseのもう一つの利点は、使いやすさです。argparse.ArgumentParser()関数を呼び出してパーサーオブジェクトを作成し、add_argument()メソッドを使って引数を追加することができます。argparseは、定義した引数に基づいて自動的にヘルプメッセージを生成するため、ユーザーがプログラムの使用方法を理解するのが簡単になります。

argparseの基本的な使い方

Pythonでargparseモジュールを使用する場合、コマンドライン引数を解析するために4つの主要なステップがあります。この記事では、これらのステップを詳しく説明して、argparseの基本的な使用法を紹介します。

パーサーオブジェクトの作成

argparseを使用するための最初のステップは、パーサーオブジェクトを作成することです。これは、argparse.ArgumentParser()関数を呼び出して新しいArgumentParserオブジェクトを返すことで行われます。以下に例を示します。

import argparse

# Create a new ArgumentParser object
parser = argparse.ArgumentParser()

パーサーへの引数の追加

ArgumentParserオブジェクトを作成した後、次のステップはパーサーに引数を追加することです。引数は、ArgumentParserオブジェクトのadd_argument()メソッドを使用して追加されます。以下に例を示します。

# Add a positional argument
parser.add_argument("filename", help="the name of the file to read")

# Add an optional argument
parser.add_argument("-o", "--output", help="the name of the output file")

この例では、2つの引数をパーサーに追加しました。1つ目はfilenameという位置引数で、必須でコマンドラインで指定する必要があります。2つ目は、必須ではなく、ヘルプメッセージが関連付けられた-oまたは--outputというオプション引数です。

コマンドライン引数のパース

argparseを使用してコマンドライン引数をパースする最終ステップは、ArgumentParserオブジェクトのparse_args()メソッドを呼び出すことです。以下に例を示します。

# Parse the command-line arguments
args = parser.parse_args()

# Access the values of the arguments
filename = args.filename
output = args.output

この例では、コマンドライン引数をパースし、argsオブジェクトに値を格納しました。その後、argsオブジェクトの属性にアクセスすることで、引数の値にアクセスできます。

Pythonスクリプトの実行

パーサーオブジェクトを定義して引数を追加したら、コマンドライン引数を使用してPythonスクリプトを実行する準備が整いました。これを行うには、単にターミナルまたはコマンドプロンプトでスクリプトを実行し、使用する引数を渡します。

次に、コマンドライン引数を使用してPythonスクリプトを実行する方法の例を示します。

$ python my_script.py arg1 arg2 -o output_file.txt

この例では、my_script.pyは実行したいPythonスクリプトの名前で、arg1とarg2は位置引数で、-o output_file.txt"はオプション引数です。

スクリプトを実行すると、argparseが自動的にコマンドライン引数を解析し、その値をargsオブジェクトに保存します。その後、Pythonスクリプト内で "args" オブジェクトの属性を使用して、引数の値にアクセスできます。

例えば、filenameという位置引数と--outputというオプション引数を定義した場合、次のようにしてそれらの値にアクセスできます。

import argparse

# Create a new ArgumentParser object
parser = argparse.ArgumentParser()

# Add a positional argument
parser.add_argument("filename", help="the name of the file to read")

# Add an optional argument
parser.add_argument("-o", "--output", help="the name of the output file")

# Parse the command-line arguments
args = parser.parse_args()

# Access the values of the arguments
filename = args.filename
output = args.output

# Use the values of the arguments in your Python script
print("Reading file:", filename)
if output:
    print("Writing output to file:", output)

この例では、filenameとoutputの値は、argsオブジェクトの属性を使用してアクセスされています。これらの値は必要に応じてPythonスクリプト内で使用できます。

argparseの発展的な使い方

Pythonにおけるargparseの基本的な使用方法は、コマンドライン引数を解析する強力な方法を提供していますが、このモジュールには、コマンドラインインターフェイスをさらに柔軟かつ使いやすくする多数の高度な機能があります。この記事では、引数の型の指定、デフォルト値の設定、引数のヘルプメッセージの指定、引数のグループ化、ヘルプメッセージの出力の制御など、argparseの発展的な使用方法のいくつかを紹介します。

引数の型の指定

デフォルトでは、argparseは全てのコマンドライン引数を文字列として扱います。しかし、add_argument()メソッドのtypeパラメータを使用して引数の型を指定することができます。以下にいくつかの例を示します。

# Specify an integer argument
parser.add_argument("count", type=int, help="the number of items to process")

# Specify a float argument
parser.add_argument("value", type=float, help="the value of the item")

これらの例では、count引数を整数、value引数を浮動小数点数として指定しています。これにより、argparseは自動的に文字列入力を正しい型に変換し、Pythonスクリプトで入力データを扱いやすくします。

デフォルト値の設定

オプション引数にデフォルト値を設定することもできます。これは、add_argument()メソッドのdefaultパラメータを使用して行います。以下に例を示します。

# Specify an optional argument with a default value
parser.add_argument("-o", "--output", default="output.txt", help="the name of the output file")

この例では、outputというオプション引数を指定し、そのデフォルト値をoutput.txtとして設定しています。ユーザーがコマンドライン上でこの引数に値を指定しない場合、argparseは代わりにデフォルト値を使用します。

引数のヘルプメッセージの指定

引数ごとにヘルプメッセージを指定することで、コマンドラインインターフェイスをユーザーフレンドリーにすることができます。これは、add_argument()メソッドのhelpパラメータを使用して行います。以下に例を示します。

# Specify a help message for an argument
parser.add_argument("filename", help="the name of the file to read")

この例では、filenameという位置引数にヘルプメッセージを指定しています。このメッセージは、ユーザーがスクリプトを--helpまたは-hオプションで実行したときに表示されます。

引数のグループ化

add_argument_group()メソッドを使用して、関連する引数をグループ化することもできます。次に例を示します。

# Create a group of related arguments
group = parser.add_argument_group("Input Options")

# Add arguments to the group
group.add_argument("-f", "--file", help="the name of the input file")
group.add_argument("-d", "--directory", help="the name of the input directory")

この例では、Input Optionsという関連する引数のグループを作成し、-fと-dのオプションをグループに追加しています。これにより、ユーザーがどのオプションが関連しているかを理解しやすくなり、コマンドラインインターフェイスが直感的に使用できるようになります。

ヘルプメッセージの出力の制御

最後に、ArgumentParser()メソッドのformatter_classパラメータを使用して、ヘルプメッセージの出力を制御することができます。次に例を示します。

# Specify a custom formatter for help messages
parser = argparse.ArgumentParser(formatter_class=argparse.RawTextHelpFormatter)

この例では、RawTextHelpFormatterクラスを使用して、ヘルプメッセージのカスタムフォーマッタを指定しています。このフォーマッタを使用すると、改行やその他のフォーマットをヘルプメッセージに含めることができ、メッセージをより読みやすく理解しやすくすることができます。

エラーと例外の処理

Pythonのargparseを使用してコマンドライン引数を解析する際に発生する一般的なエラーや例外を処理することが重要です。この記事では、argparseの使用中に発生する一般的なエラーや例外、それらを処理する方法について説明します。

無効な引数の値の扱い方

argparseを使用する際によく起こるエラーの一つは、引数に無効な値を渡した場合です。例えば、引数が整数値を期待している場合に、ユーザーが文字列を渡した場合、argparseは例外を発生させます。この例外をtry-exceptブロックで扱うことができます。以下は例です。

import argparse

# Create a new ArgumentParser object
parser = argparse.ArgumentParser()

# Add an integer argument
parser.add_argument("count", type=int, help="the number of items to process")

try:
    # Parse the command-line arguments
    args = parser.parse_args()

except ValueError:
    print("Error: invalid argument value")

この例では、整数引数countを追加し、parse_args()メソッドの呼び出しをtry-exceptブロックで囲んでいます。ユーザーがこの引数に無効な値を渡した場合、argparseはValueError例外を発生させます。この例外は、exceptブロックでキャッチして処理しています。

必要な引数が足りない場合の処理

argparseを使用する際に起こりうる別のエラーは、必要な引数が不足している場合です。引数が必須であるにもかかわらず、ユーザーがそれに対する値を提供しなかった場合、argparseは例外を発生させます。この例外も同様に、try-exceptブロックで処理することができます。以下は例です。

import argparse

# Create a new ArgumentParser object
parser = argparse.ArgumentParser()

# Add a required argument
parser.add_argument("filename", help="the name of the file to read", required=True)

try:
    # Parse the command-line arguments
    args = parser.parse_args()

except argparse.ArgumentError:
    print("Error: missing required argument")

この例では、filename引数を必須とし、parse_args()メソッドの呼び出しをtry-exceptブロックでラップしています。ユーザーがこの引数に値を指定しない場合、argparseはArgumentError例外を発生させ、exceptブロックで処理します。

矛盾する引数の処理

最後に、argparseは、ユーザーが矛盾する引数を提供した場合にも例外を発生させることができます。例えば、ユーザーがverboseオプションとquietオプションの両方を提供した場合、これらのオプションは矛盾しており、argparseは例外を発生させます。これらの例外もtry-exceptブロックで処理することができます。以下は例です。

import argparse

# Create a new ArgumentParser object
parser = argparse.ArgumentParser()

# Add conflicting arguments
parser.add_argument("-v", "--verbose", help="increase verbosity")
parser.add_argument("-q", "--quiet", help="decrease verbosity")

try:
    # Parse the command-line arguments
    args = parser.parse_args()

except argparse.ArgumentError:
    print("Error: conflicting arguments")

この例では、verboseとquietという矛盾する引数が追加されており、parse_args()メソッドの呼び出しをtry-exceptブロックでラップしています。ユーザーがこれらの引数の両方をコマンドラインで指定した場合、argparseはArgumentError例外を発生させ、exceptブロックで処理します。

参考

https://docs.python.org/3/library/argparse.html