评论有人提到没有例子，不知道讲的是什么。因此，为了大家能够更好地理解，特意加了一个示例。其实本文更多讲解的是 flag 的实现原理，加上示例之后，就更好地知道怎么使用了。建议阅读 《Go语言标准库》一书的对应章节：flag – 命令行参数解析。

在写命令行程序（工具、server）时，对命令参数进行解析是常见的需求。各种语言一般都会提供解析命令行参数的方法或库，以方便程序员使用。如果命令行参数纯粹自己写代码解析，对于比较复杂的，还是挺费劲的。在go标准库中提供了一个包：flag，方便进行命令行解析。

注：区分几个概念
1）命令行参数（或参数）：是指运行程序提供的参数
2）已定义命令行参数：是指程序中通过flag.Xxx等这种形式定义了的参数
3）非flag（non-flag）命令行参数（或保留的命令行参数）：后文解释

一、使用示例

我们以 nginx 为例，执行 nginx -h，输出如下：

nginx version: nginx/1.10.0
Usage: nginx [-?hvVtTq] [-s signal] [-c filename] [-p prefix] [-g directives]

Options:
  -?,-h         : this help
  -v            : show version and exit
  -V            : show version and configure options then exit
  -t            : test configuration and exit
  -T            : test configuration, dump it and exit
  -q            : suppress non-error messages during configuration testing
  -s signal     : send signal to a master process: stop, quit, reopen, reload
  -p prefix     : set prefix path (default: /usr/local/nginx/)
  -c filename   : set configuration file (default: conf/nginx.conf)
  -g directives : set global directives out of configuration file

我们通过 `flag` 实现类似 nginx 的这个输出，创建文件 nginx.go，内容如下：

package main

import (
	"flag"
	"fmt"
	"os"
)

// 实际中应该用更好的变量名
var (
	h bool

	v, V bool
	t, T bool
	q    *bool

	s string
	p string
	c string
	g string
)

func init() {
	flag.BoolVar(&h, "h", false, "this help")

	flag.BoolVar(&v, "v", false, "show version and exit")
	flag.BoolVar(&V, "V", false, "show version and configure options then exit")

	flag.BoolVar(&t, "t", false, "test configuration and exit")
	flag.BoolVar(&T, "T", false, "test configuration, dump it and exit")

	// 另一种绑定方式
	q = flag.Bool("q", false, "suppress non-error messages during configuration testing")

	// 注意 `signal`。默认是 -s string，有了 `signal` 之后，变为 -s signal
	flag.StringVar(&s, "s", "", "send `signal` to a master process: stop, quit, reopen, reload")
	flag.StringVar(&p, "p", "/usr/local/nginx/", "set `prefix` path")
	flag.StringVar(&c, "c", "conf/nginx.conf", "set configuration `file`")
	flag.StringVar(&g, "g", "conf/nginx.conf", "set global `directives` out of configuration file")

	// 改变默认的 Usage
	flag.Usage = usage
}

func main() {
	flag.Parse()

	if h {
		flag.Usage()
	}
}

func usage() {
	fmt.Fprintf(os.Stderr, `nginx version: nginx/1.10.0
Usage: nginx [-hvVtTq] [-s signal] [-c filename] [-p prefix] [-g directives]

Options:
`)
	flag.PrintDefaults()
}

执行：go run nginx.go -h，（或 go build -o nginx && ./nginx -h）输出如下：

nginx version: nginx/1.10.0
Usage: nginx [-hvVtTq] [-s signal] [-c filename] [-p prefix] [-g directives]

Options:
  -T	test configuration, dump it and exit
  -V	show version and configure options then exit
  -c file
    	set configuration file (default "conf/nginx.conf")
  -g directives
    	set global directives out of configuration file (default "conf/nginx.conf")
  -h	this help
  -p prefix
    	set prefix path (default "/usr/local/nginx/")
  -q	suppress non-error messages during configuration testing
  -s signal
    	send signal to a master process: stop, quit, reopen, reload
  -t	test configuration and exit
  -v	show version and exit

仔细理解以上例子，如果有不理解的，看完下文的讲解再回过头来看。

二、flag包概述

flag包实现了命令行参数的解析。

定义flags有两种方式：

1）flag.Xxx()，其中Xxx可以是Int、String等；返回一个相应类型的指针，如：

var ip = flag.Int("flagname", 1234, "help message for flagname")

2）flag.XxxVar()，将flag绑定到一个变量上，如：

var flagvar int
flag.IntVar(&flagvar, "flagname", 1234, "help message for flagname")

另外，还可以创建自定义flag，只要实现flag.Value接口即可（要求receiver是指针），这时候可以通过如下方式定义该flag：

flag.Var(&flagVal, "name", "help message for flagname")

例如，解析我喜欢的编程语言，我们希望直接解析到 slice 中，我们可以定义如下 Value：

type sliceValue []string

func newSliceValue(vals []string, p *[]string) *sliceValue {
	*p = vals
	return (*sliceValue)(p)
}

func (s *sliceValue) Set(val string) error {
	*s = sliceValue(strings.Split(val, ","))
	return nil
}

func (s *sliceValue) Get() interface{} { return []string(*s) }

func (s *sliceValue) String() string { return strings.Join([]string(*s), ",") }

之后可以这么使用：

var languages []string
flag.Var(newSliceValue([]string{}, &languages), "slice", "I like programming `languages`")

这样通过 -slice “go,php” 这样的形式传递参数，languages 得到的就是 [go, php]。

flag 中对 Duration 这种非基本类型的支持，使用的就是类似这样的方式。

在所有的flag定义完成之后，可以通过调用flag.Parse()进行解析。

命令行flag的语法有如下三种形式：
-flag // 只支持bool类型
-flag=x
-flag x // 只支持非bool类型

其中第三种形式只能用于非bool类型的flag，原因是：如果支持，那么对于这样的命令 cmd -x *，如果有一个文件名字是：0或false等，则命令的原意会改变（之所以这样，是因为bool类型支持-flag这种形式，如果bool类型不支持-flag这种形式，则bool类型可以和其他类型一样处理。也正因为这样，Parse()中，对bool类型进行了特殊处理）。默认的，提供了-flag，则对应的值为true，否则为flag.Bool/BoolVar中指定的默认值；如果希望显示设置为false则使用-flag=false。

int类型可以是十进制、十六进制、八进制甚至是负数；bool类型可以是1, 0, t, f, true, false, TRUE, FALSE, True, False。Duration可以接受任何time.ParseDuration能解析的类型

三、类型和函数

在看类型和函数之前，先看一下变量
ErrHelp：该错误类型用于当命令行指定了-help参数但没有定义时。
Usage：这是一个函数，用于输出所有定义了的命令行参数和帮助信息（usage message）。一般，当命令行参数解析出错时，该函数会被调用。我们可以指定自己的Usage函数，即：flag.Usage = func(){}

1、函数

go标准库中，经常这么做：

定义了一个类型，提供了很多方法；为了方便使用，会实例化一个该类型的实例（通用），这样便可以直接使用该实例调用方法。比如：encoding/base64中提供了StdEncoding和URLEncoding实例，使用时：base64.StdEncoding.Encode()

在flag包中，进行了进一步封装：将FlagSet的方法都重新定义了一遍，也就是提供了一序列函数，而函数中只是简单的调用已经实例化好了的FlagSet实例：commandLine 的方法，这样commandLine实例便不需要export。这样，使用者是这么调用：flag.Parse()而不是flag.commandLine.Parse()。（Go 1.2 版本起改为了 CommandLine）

这里不详细介绍各个函数，在类型方法中介绍。

2、类型（数据结构）

1）ErrorHandling

type ErrorHandling int

该类型定义了在参数解析出错时错误处理方式定义了。三个该类型的常量：

const (
	ContinueOnError ErrorHandling = iota
	ExitOnError
	PanicOnError
)

三个常量在源码的 FlagSet 的方法 parseOne() 中使用了。

2）Flag

// A Flag represents the state of a flag.
type Flag struct {
	Name     string // name as it appears on command line
	Usage    string // help message
	Value    Value  // value as set
	DefValue string // default value (as text); for usage message
}

Flag类型代表一个flag的状态。

比如：autogo -f abc.txt，代码 flag.String(“f”, “a.txt”, “usage”)，则该Flag实例（可以通过flag.Lookup(“f”)获得）相应的值为：f, usage, abc.txt, a.txt。

3）FlagSet

// A FlagSet represents a set of defined flags.
type FlagSet struct {
	// Usage is the function called when an error occurs while parsing flags.
	// The field is a function (not a method) that may be changed to point to
	// a custom error handler.
	Usage func()

	name string // FlagSet的名字。CommandLine 给的是 os.Args[0]
	parsed bool // 是否执行过Parse()
	actual map[string]*Flag // 存放实际传递了的参数（即命令行参数）
	formal map[string]*Flag // 存放所有已定义命令行参数
	args []string // arguments after flags // 开始存放所有参数，最后保留 非flag（non-flag）参数
	exitOnError bool // does the program exit if there's an error?
	errorHandling ErrorHandling // 当解析出错时，处理错误的方式
	output io.Writer // nil means stderr; use out() accessor
}

4）Value接口

// Value is the interface to the dynamic value stored in a flag.
// (The default value is represented as a string.)
type Value interface {
	String() string
	Set(string) error
}

所有参数类型需要实现Value接口，flag包中，为int、float、bool等实现了该接口。借助该接口，我们可以自定义flag

四、主要类型的方法（包括类型实例化）

flag包中主要是FlagSet类型。

1、实例化方式

NewFlagSet()用于实例化FlagSet。预定义的FlagSet实例 CommandLine 的定义方式：

// The default set of command-line flags, parsed from os.Args.
var CommandLine = NewFlagSet(os.Args[0], ExitOnError)

可见，默认的FlagSet实例在解析出错时会退出程序。

由于FlagSet中的字段没有export，其他方式获得FlagSet实例后，比如：FlagSet{}或new(FlagSet)，应该调用Init()方法，初始化name和errorHandling。

2、定义flag参数方法

这一序列的方法都有两种形式，在一开始已经说了两种方式的区别。这些方法用于定义某一类型的flag参数。

3、解析参数（Parse）

func (f *FlagSet) Parse(arguments []string) error

从参数列表中解析定义的flag。参数arguments不包括命令名，即应该是os.Args[1:]。事实上，flag.Parse()函数就是这么做的：

// Parse parses the command-line flags from os.Args[1:].  Must be called
// after all flags are defined and before flags are accessed by the program.
func Parse() {
	// Ignore errors; CommandLine is set for ExitOnError.
	CommandLine.Parse(os.Args[1:])
}

该方法应该在flag参数定义后而具体参数值被访问前调用。

如果提供了-help参数（命令中给了）但没有定义（代码中），该方法返回ErrHelp错误。默认的CommandLine，在Parse出错时会退出（ExitOnError）

为了更深入的理解，我们看一下Parse(arguments []string)的源码：

func (f *FlagSet) Parse(arguments []string) error {
	f.parsed = true
	f.args = arguments
	for {
		seen, err := f.parseOne()
		if seen {
			continue
		}
		if err == nil {
			break
		}
		switch f.errorHandling {
		case ContinueOnError:
			return err
		case ExitOnError:
			os.Exit(2)
		case PanicOnError:
			panic(err)
		}
	}
	return nil
}

真正解析参数的方法是非导出方法 parseOne。

结合parseOne方法，我们来解释non-flag以及包文档中的这句话：

Flag parsing stops just before the first non-flag argument (“-” is a non-flag argument) or after the terminator “–“.

我们需要了解解析什么时候停止

根据Parse()中for循环终止的条件（不考虑解析出错），我们知道，当parseOne返回false, nil时，Parse解析终止。正常解析完成我们不考虑。看一下parseOne的源码发现，有两处会返回false, nil。

1）第一个non-flag参数

s := f.args[0]
if len(s) == 0 || s[0] != '-' || len(s) == 1 {
	return false, nil
}

也就是，当遇到单独的一个”-“或不是”-“开始时，会停止解析。比如：

./autogo – -f或./autogo build -f

这两种情况，-f都不会被正确解析。像该例子中的”-“或build（以及之后的参数），我们称之为non-flag参数

2）两个连续的”–“

if s[1] == '-' {
	num_minuses++
	if len(s) == 2 { // "--" terminates the flags
		f.args = f.args[1:]
		return false, nil
	}
}

也就是，当遇到连续的两个”-“时，解析停止。

说明：这里说的”-“和”–“，位置和”-f”这种的一样。也就是说，下面这种情况并不是这里说的：

./autogo -f —

这里的”–“会被当成是f的值

parseOne方法中接下来是处理-flag=x，然后是-flag（bool类型）（这里对bool进行了特殊处理），接着是-flag x这种形式，最后，将解析成功的Flag实例存入FlagSet的actual map中。

另外，在parseOne中有这么一句：

f.args = f.args[1:]

也就是说，每执行成功一次parseOne，f.args会少一个。所以，FlagSet中的args最后留下来的就是所有non-flag参数。

4、Arg(i int)和Args()、NArg()、NFlag()

Arg(i int)和Args()这两个方法就是获取non-flag参数的；NArg()获得non-flag个数；NFlag()获得FlagSet中actual长度（即被设置了的参数个数）。

5、Visit/VisitAll

这两个函数分别用于访问FlatSet的actual和formal中的Flag，而具体的访问方式由调用者决定。

6、PrintDefaults()

打印所有已定义参数的默认值（调用VisitAll），默认输出到标准错误，除非指定了FlagSet的output（通过SetOutput()设置）

7、Set(name, value string)

设置某个flag的值（通过Flag的name）

五、总结

使用建议：虽然上面讲了那么多，一般来说，我们只简单的定义flag，然后parse，就如同开始的例子一样。

如果项目需要复杂或更高级的命令行解析方式，可以试试goptions包

如果想要像go工具那样的多命令（子命令）处理方式，可以试试command

 

更新：

2017-10-14：复杂的命令解析，推荐 https://github.com/urfave/cli 或者 https://github.com/spf13/cobra