【命令行工具构建】：基于fileinput打造自己的命令行文本处理工具

# 1. 命令行工具构建基础

## 1.1 命令行工具的组成与重要性

命令行工具作为一种常见的软件应用，它通过接收用户输入的命令，快速高效地执行各种操作。了解命令行工具的组成部分和其工作机制，对于IT专业人士而言至关重要。这一章将作为构建和理解其他高级功能的基础。

## 1.2 基础命令行操作解析

### 1.2.1 环境配置

在开始构建命令行工具之前，需要确保操作系统环境已经配置好，并熟悉常用的命令行操作，如文件管理、进程控制和网络配置等。

# 示例：列出当前目录下的所有文件
ls -l

# 示例：查看某个进程的运行状态
ps -ef | grep python

### 1.2.2 简单的脚本编写

掌握如何编写脚本以自动化重复性任务，是命令行工具开发的重要一步。初学者可以从编写简单的shell脚本开始，逐步熟悉条件判断、循环、函数等编程元素。

#!/bin/bash

# 示例：简单的shell脚本，计算输入数字的阶乘
read -p "Enter a number: " num
fact=1

for ((i=1; i<=num; i++)); do
    fact=$((fact * i))
done

echo "Factorial of $num is $fact"

通过这些基础，我们将建立起一个坚实的基础，以便进一步探讨如何使用Python等语言增强命令行工具的功能。接下来的章节将深入探讨Python的fileinput模块及其在构建命令行工具中的应用。

# 2. Python的fileinput模块解析

## 2.1 fileinput模块的基本使用

### 2.1.1 引入fileinput模块

在Python中，`fileinput`模块允许我们轻松地逐行迭代一个或多个文本文件。这对于编写命令行文本处理工具来说非常有用，因为你可以在不知道文件路径的情况下轻松地处理标准输入或多个文件。首先，要使用`fileinput`模块，你只需在你的Python脚本中导入它：

import fileinput

接下来，`fileinput.input()`函数被用来提供迭代，它返回一个可以迭代的文件对象。

### 2.1.2 遍历文件的行

使用`fileinput`模块的一个非常简单的例子是遍历文件中的所有行。这可以通过简单的`for`循环实现，如下所示：

import fileinput

for line in fileinput.input():
    process(line)

这里，`process`是一个函数，需要根据你的具体需求来实现。它可能是对每一行进行某种处理的函数，例如打印或者进一步分析。

## 2.2 fileinput模块高级特性

### 2.2.1 文件迭代器的控制

除了基础的逐行读取，`fileinput`模块还允许你控制迭代器的行为。例如，`fileinput.input()`函数可以接受一个文件名列表，允许你同时处理多个文件：

import fileinput

filenames = ['file1.txt', 'file2.txt', 'file3.txt']
for line in fileinput.input(filenames):
    process(line)

此外，`fileinput.input()`还可以接受一个名为`inplace`的参数，使得你可以直接修改原文件（如果传入`True`）。

### 2.2.2 动态处理文件和标准输入

`fileinput`模块的强大之处在于它允许你在不知道文件路径的情况下工作。如果传入`sys.stdin`到`fileinput.input()`，你可以读取标准输入：

import fileinput
import sys

for line in fileinput.input(sys.stdin):
    process(line)

这对于编写可接受管道输入的命令行工具非常有用。

## 2.3 集成fileinput到命令行工具

### 2.3.1 设计命令行参数

使用`fileinput`模块，你可以很容易地集成你的命令行工具以接受命令行参数。结合`argparse`模块，你可以创建一个灵活的命令行接口：

import argparse
import fileinput

parser = argparse.ArgumentParser(description='Process some files.')
parser.add_argument('filenames', nargs='*', help='filenames to process')
args = parser.parse_args()

for line in fileinput.input(args.filenames):
    process(line)

这段代码创建了一个接收零个或多个文件名作为参数的命令行工具。

### 2.3.2 实现多文件和目录处理

`fileinput`模块还使得遍历目录变得很容易，你可以使用通配符。通过在`fileinput.input()`中使用shell模式（例如 `*.txt`），你可以处理所有匹配模式的文件：

import fileinput

for line in fileinput.input(['*.txt']):
    process(line)

此外，`fileinput.input()`函数接受一个名为`backup`的参数，它可以让你创建一个备份文件，在你以写入模式处理文件时非常有用。

import fileinput

for line in fileinput.input(backup='.bak'):
    process(line)

该代码段将以`.bak`为后缀备份原文件，然后对原文件进行写入操作。

# 3. 构建命令行文本处理工具

在第三章中，我们将深入了解如何构建一个命令行文本处理工具。我们将从文本搜索和替换功能开始，深入到文本统计与分析，以及文本格式化和输出工具的开发。本章节将为读者提供构建高效、实用的命令行工具所需的技能和知识。

## 3.1 文本搜索和替换功能

文本搜索和替换是任何文本处理工具中不可或缺的功能。在本小节中，我们将探讨如何实现这些功能，并提供一个实用的示例。

### 3.1.1 基于正则表达式的搜索

在处理文本数据时，正则表达式提供了一种强大的方式来匹配复杂的字符串模式。Python的`re`模块是实现这一功能的理想选择。下面是一个如何使用`re`模块来执行复杂文本搜索的示例。

import re

def search_text(file_path, pattern):
    """
    在文件中搜索匹配正则表达式的文本。

    参数:
    file_path -- 文本文件的路径
    pattern -- 要匹配的正则表达式模式
    """
    with open(file_path, 'r', encoding='utf-8') as ***
        ***
            ***
                ***'')

# 使用示例
search_text('example.txt', r'\d+')

在上述代码中，`search_text`函数读取指定路径的文件，并使用正则表达式`pattern`搜索匹配的文本。匹配的行随后被打印到标准输出。

### 3.1.2 实现文本替换逻辑

文本替换是搜索功能的自然延伸。我们可以使用`re`模块中的`sub`函数来实现文本的替换逻辑。

def replace_text(file_path, pattern, repl):
    """
    在文件中搜索并替换匹配正则表达式的文本。

    参数:
    file_path -- 文本文件的路径
    pattern -- 要匹配的正则表达式模式
    repl -- 替换文本
    """
    with open(file_path, 'r', encoding='utf-8') as ***
        ***

    ***

    *** 'w', encoding='utf-8') as ***
        ***

* 使用示例
replace_text('example.txt', r'\d+', 'NUMBER')

上述代码中的`replace_text`函数读取指定路径的文件，搜索并替换匹配的文本，然后将更改后的内容写回原文件。注意，这个操作会修改原始文件，因此在操作前应确保有备份。

### 3.1.3 用正则表达式匹配邮箱和URL

正则表达式可以用来匹配各种特定格式的字符串。例如，下面的正则表达式可以匹配大多数邮箱地址和URL：

# 邮箱匹配模式
email_pattern = r"[a-z0-9._%+-]+@[a-z0-9.-]+\.[a-z]{2,}$"

# URL匹配模式
url_pattern = r"http[s]?://(?:[a-zA-Z]|[0-9]|[$-_@.&+]|[!*\\(\\),]|(?:%[0-9a-fA-F][0-9a-fA-F]))+"

这些正则表达式可以根据实际需求进一步细化。

## 3.2 文本统计和分析工具

文本统计是衡量文本内容的重要指标，例如字数、行数和字符统计。文本分析可以用于更深入的文本内容探索。

### 3.2.1 字数、行数和字符统计

统计文本文件的字数、行数和字符数量是文本分析的基础操作。下面的示例代码展示了如何实现这一功能：

def count_lines_words_chars(file_path):
    """
    统计文件中的行数、单词数和字符数。