跟我一起写shell补全脚本（Zsh篇）

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spacewander
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    绝大部分日常使用Linux和OS X的程序员都会选择zsh作为自己的shell环境，毕竟对比于bash，zsh的便利性/可玩性要胜出很多，同时它又能兼容bash大多数的语法。不过相对而言，zsh补全脚本要比bash补全脚本要难写。zsh提供了非常多的补全的API，而且这些API功能有不少重叠的地方，掌握起来并不容易。不像bash，你只需记住三个API（compgen，complete，compopt）就能实现整个补全脚本。

    这篇的任务跟上一篇的一样，需要实现一个针对pandoc的补全脚本，囊括下面三个目标：

    1. 支持主选项（General options）
    2. 支持子选项（Reader options/General writer options）
    3. 支持给选项提供参数值来源

    何处安放脚本

    在开始之前，需要说明下放置zsh脚本的地方，这样我们才能让接下来写的补全脚本发挥效力。
    zsh在启动时会加载$fpath路径下的脚本文件。试试echo $fpath来看看这个变量的值。接下来我们可以把补全脚本放到$fpath的路径下，或者创建一个新的在$fpath路径中的目录：

    1. mkdir ~/.fpath
    2. 在~/.zshrc中添加fpath=($HOME/.fpath $fpath)
    3. 重启zsh

    当我们把自己写的补全脚本放好后，每次zsh一启动，就会加载它。不过总不能每次修改完脚本后，都重启一次zsh吧。如果只是单纯更新补全脚本，可以执行unfunction _pandoc && autoload -U _pandoc，zsh就会重新加载补全脚本了。（其中_pandoc是补全脚本的名字）

    支持主选项

    还是跟上一篇一样，先解释一个实现第一个目标的程序，带各位入门：

    zsh#compdef pandoc

# 把它命名为_pandoc，保存在$fpath路径下
_arguments \
    {-f,-r}'[-f FORMAT, -r FORMAT, Specify input format]' \
    {-t,-w}'[-t FORMAT, -w FORMAT, Specify output format]' \
    {-o,--output}'[-o FILE, --output=FILE, Write output to FILE instead of stdout]' \
    {-h,--help}'[Show usage message]' \
    {-v,--version}'[Print version]' \
    '*:files:_files'

    就像bash的complete，zsh也有一个相对的表示补全的API，就是compdef。zsh补全脚本以#compdef tools开头，表示该文件是针对tools的补全脚本。当然你也可以像bash一样，直接compdef _function tools来指定tools的补全函数。

    zsh补全API的第一梯队是_alternative、_arguments、_describe、_gnu_generic、_regex_arguments。它们直接提供补全的来源。这些API的概述见https://github.com/zsh-users/zsh-completions/blob/master/zsh-completio...。由于_describe能做的_arguments也能做，_gnu_generic是为GNU拓展的命令参数准备的，_regex_arguments就是正则匹配版的_arguments，所以只要记住_arguments和_alternative就够用了。

    _arguments接受一连串的选项字符串，每个字符串代表一个选项。另外你还可以通过一些选项指定补全上的细节。举-s为例：假设你的工具支持-a -b两个选项，也支持-ab的方式来同时指定两个选项。如果没给_arguments提供-s的选项，那么zsh是不会补全出-ab，因为并不存在选项-ab。而提供了-s后，_arguments才允许你在已经输入-a的情况下，补全出-ab。

    选项字符串的格式是这样的：-x[description]:message:action。你也可以写做{-x,-y}[description]:message:action形式，表示-x和-y是等价的写法。

    1. -x是选项的名字
    2. [description]是该选项的描述，可选
    3. message这一项我也不知道是什么意义……不过它是可选的，除非你需要指定action
    4. action用于生成复杂的补全。在这里你可以使用许多补全语法。一个常见的例子是使用辅助函数，比如_files表示补全当前路径下的文件名。详见：

      1. https://github.com/zsh-users/zsh-completions/blob/master/zsh-completio...
      2. https://github.com/zsh-users/zsh-completions/blob/master/zsh-completio...

    最后一行'*:files:_files'表示，如果找不到匹配的候选词，就补全文件名。
    到目前为止，实现第一阶段目标的脚本所需的知识点已经讲解完毕。

    _arguments有一个限制，它要求选项的名字符合某些特殊格式，比如以-、+、=等字符开头（所以才叫_arguments嘛）。如果你的工具接受add、remove之类的子命令，就需要用到_alternative。

    _alternative支持的选项字符串格式跟_arguments很像，比如

    _arguments \
    {-t,-w}'[-t FORMAT, -w FORMAT, Specify output format]'

    等价于

    _alternative \
    'writer:writer options:((-t\:"-t FORMAT, -w FORMAT, Specify output format" -w\:"-t FORMAT, -w FORMAT, Specify output format"))'

    支持子选项

    所谓的支持子选项，就是在某些选项存在的情况下，增加多一些选项。所以，我们所要做的，就是检查当前输入的命令行参数中是否存在某些参数，如果存在，增加新的选项。这一步可以分解成两个步骤，第一个是检查某些参数是否存在，第二个是增加新的选项。

    之前写bash补全脚本的时候，是通过遍历某个存储有当前输入的常量数组，来检查某些参数是否存在。在网上搜索一番后，我发现zsh也有同样的常量数组，就叫做words，正好是bash那个的小写哈。那么接下来就是zsh的语法知识了：

    zshif [[ ${words[(i)-f]} -le ${#words} ]] || [[ ${words[(i)-r]} -le ${#words} ]]
then
    # 修改补全候选列表
fi

if [[ ${words[(i)-t]} -le ${#words} ]] || [[ ${words[(i)-w]} -le ${#words} ]]
then
    # 修改补全候选列表
fi

    这里用到一点zsh特有的下标语法，相当于index()。

    那么下面是第二步，该怎么修改补全候选列表呢？如果直接用_arguments指定新的补全列表，会覆盖掉前面指定的补全列表。当然也可以把前面的补全列表复制一份，并添加新的选项，用它覆盖掉原来的补全列表。不过这么一来代码就不好看了。

    想来zsh应该提供了对应的API的。果不其然，有一个_values可以用来干这事。_values功能跟_arguments差不多，而且它接受的选项列表是添加到原有的选项列表中的，而不是覆盖。所以最后的代码是这样的：

    zshif [[ ${words[(i)-f]} -le ${#words} ]] || [[ ${words[(i)-r]} -le ${#words} ]]
then
    _values 'reader options' \
        '-R[Parse untranslatable HTML codes and LaTeX as raw]' \
        '-S[Produce typographically correct output]' \
        '--filter[Specify an executable to be used as a filter]' \
        '-p[Preserve tabs instead of converting them to spaces]'
fi

if [[ ${words[(i)-t]} -le ${#words} ]] || [[ ${words[(i)-w]} -le ${#words} ]]
then
    _values 'writer options' \
        '-s[Produce output with an appropriate  header  and  footer]' \
        '--template[Use FILE as a custom template for the generated document]' \
        '--toc[Include an automatically generated table of contents]'
fi

    支持给选项提供参数值来源

    最后一步是给-f和-r这两个选项提供读操作支持的FORMAT参数，给-t和-w这两个选项提供写操作支持的FORMAT参数。

    在Bash篇的实现中，我们检查上一个词的值，如果它是-f或-r，那么对当前词补全读操作的FORMAT参数。对写操作的选项也同理。
    在zsh中，我们可以用一个特殊的Action：->VALUE来实现。

    ->VALUE这样的Action会把$state变量设置成VALUE，接下来靠一个case语句块就能根据当前陷入的状态进行对应的参数补全。

    那么该如何补全FORMAT参数列表呢？这里可以用上_multi_parts。
    _multi_parts第一个参数是分隔符，之后接受一组候选词或一个候选词数组作为候选词列表。例如_multi_parts , a,b,c，就会生成a b c这个补全候选列表。

    这里的FORMAT变量直接使用上一章的$READ_FORMAT和$WRITE_FORMAT。
    我试了一下，如果把FORMAT变量当做字符串传递过去的话，其间的空格会被转义，导致无法分隔开来，于是就把它们改写成数组的形式。

    另外，由于补全FORMAT参数时，不再需要补全选项了。所以把补全FORMAT参数的部分提到补全子选项的前面，并在补全后直接退出程序的执行。

    最终完成的代码如下：

    zsh#compdef pandoc

local READ_FORMAT WRITE_FORMAT
READ_FORMAT='(native json markdown markdown_strict markdown_phpextra 
markdown_github textile rst html docbook opml mediawiki haddock latex)'
WRITE_FORMAT='(native json plain markdown markdown_strict 
markdown_phpextra markdown_github rst html html5 latex beamer context 
man mediawiki textileorg textinfo opml docbook opendocument odt docx 
rtf epub epub3 fb2 asciidoc slidy slideous dzslides revealjs s5)'

_arguments \
    {-f,-r}'[-f FORMAT, -r FORMAT, Specify input format]: :->reader' \
    {-t,-w}'[-t FORMAT, -w FORMAT, Specify output format]: :->writer' \
    {-o,--output}'[-o FILE, --output=FILE, Write output to FILE instead of stdout]' \
    {-h,--help}'[Show usage message]' \
    {-v,--version}'[Print version]' \
    '*:files:_files'

case "$state" in
    reader )
        _multi_parts ' ' $READ_FORMAT && return 0
        ;;
    writer )
        _multi_parts ' ' $WRITE_FORMAT && return 0
esac

if [[ ${words[(i)-f]} -le ${#words} ]] || [[ ${words[(i)-r]} -le ${#words} ]]
then
    _values 'reader options' \
        '-R[Parse untranslatable HTML codes and LaTeX as raw]' \
        '-S[Produce typographically correct output]' \
        '--filter[Specify an executable to be used as a filter]' \
        '-p[Preserve tabs instead of converting them to spaces]'
fi

if [[ ${words[(i)-t]} -le ${#words} ]] || [[ ${words[(i)-w]} -le ${#words} ]]
then
    _values 'writer options' \
        '-s[Produce output with an appropriate  header  and  footer]' \
        '--template[Use FILE as a custom template for the generated document]' \
        '--toc[Include an automatically generated table of contents]'
fi

    后话

    由于zsh的补全功能实在强大，而这篇文章只是简略地讲讲如何写出一个zsh补全脚本，有许多zsh的补全机制都没能提到。所以补充一些写zsh补全脚本的资料，如果对这方面有兴趣可以继续跳坑：

    1. zsh-completions项目上的教程。这是我见过的最详尽的zsh补全脚本教程。
    2. 官方文档
    3. /usr/share/zsh/functions/Completion 也许你能从相似的命令的补全脚本中汲取灵感。

    顺便一提，在查找资料的时候发现有人写了一个完整的pandoc的zsh补全脚本，感兴趣的话可以看一下：
    https://github.com/srijanshetty/zsh-pandoc-completion/blob/master/_pan...

    zshshell
    spacewander
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    make building blocks that people can understand and use easily, and people will work together to solve the very largest problems.

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