Linux實現(xiàn)簡易的Shell命令行解釋器

一、前言

來制作一個簡易的 [Shell 命令]行解釋器。

首先這是與 Shell 的互動::

用下圖的[時間軸]來表示事件的發(fā)生次序。其中時間從> > 左向右。shell 由標識為 sh 的方塊代表，它隨著時間的流逝從左向右移動。shell 從用戶讀入字符串 "ls"。shell 建立一個新的進程，然后在那個進程中運行 ls 程序并等待那個進程結束。

然后 shell 讀取新的一行輸入，建立一個新的進程，在這個進程中運行程序 并等待這個進程結束。所以要寫一個 shell，需要循環(huán)以下過程:

1. 獲取命令行

2. 解析命令行

3. 建立一個子進程（fork）

4. 替換子進程（execvp）

5. 父進程等待子進程退出（wait）

二、準備工作

1.輸出提示符

這里的提示字符為用戶名 @主機名 當前路徑# 直接打印出來作為提示所用

printf("用戶名@主機名當前路徑#");

這里沒有 n，會有緩沖區(qū)的問題，類似于我們之前所說的進度條所遇到的問題，可以用 fflush(stdout) 刷新緩沖區(qū)。

2. 輸入和獲取命令

輸入

我們需要輸入一連串命令，其中可能出現(xiàn)空格，所以不能使用 gets 函數(shù)，需要用到 fgets 函數(shù)，同時，可以定義一個 lineCommand[NUM] 數(shù)組

#defineNUM1024
charlineCommand[NUM];
char*s=fgets(lineCommand,sizeof(lineCommand)-1,stdin);
assert(s!=NULL);

但是打印的時候卻多換了一行，這是我們把 n 也讀取到了，直接進行處理即可, 清除最后一個 n

lineCommand[strlen(lineCommand)-1]=0;

可以通過打印看看效果和測試是否有 BUG

printf("test:%s
",lineCommand);

獲取

輸入之后，我們自然需要去進行獲取，我們需要分割命令行，這個地方用 strtok。把字符串切割成若干個子串：
strtok: 第一次直接傳遞參數(shù)，第二次則必須傳 NULL。且在最終 strtok 會返回 NULL。

3.shell 運行原理

同時，在理解一下 shell 的運行原理：shell 內部提取命令行做分析，然后調用 exec. shell 執(zhí)行命令必須通過創(chuàng)建子進程，如果不創(chuàng)建子進程會把我們所有的 shell 全部替換，所以執(zhí)行命令時一般磁盤上的程序必須創(chuàng)建子進程。

4. 內建命令

我們在運行自己寫的 shell 的時候，發(fā)現(xiàn)輸入 cd … 輸入 cd path 等命令時發(fā)現(xiàn)路徑并沒有改變！

沒有發(fā)生改變是因為自己寫的 shell 執(zhí)行很多命令都要 fork() 創(chuàng)建子進程，讓子進程執(zhí)行的 cd，子進程有自己的工作目錄，所以更改的子進程的目錄，子進程執(zhí)行完畢，繼續(xù)用的是父進程，既 shell，并沒有影響父進程，所以并沒有改變。

對于 cd, 我們可以采用內建命令：不需要創(chuàng)建子進程執(zhí)行，讓 shell 自己執(zhí)行命令，稱為內建命令。本質就是執(zhí)行系統(tǒng)接口，我們可以調用一個系統(tǒng)接口 chdir，可解決上述問題:

5. 替換

采用 execvp 進行替換進程

pid_tid=fork();
assert(id!=-1);
if(id==0)
{
execvp(myargv[0],myargv);
exit(1);
}

三、整體代碼

 #include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineNUM1024
#defineOPT_NUM64
charlineCommand[NUM];
char*myargv[OPT_NUM];//指針數(shù)組
intlastcode=0;
intlastsig=0;
intmain()
{
while(1)
{
//1.輸出提示符
printf("lj@VM-8-2-centos當前路徑#");
fflush(stdout);
//2.獲取用戶輸入的命令，輸入的時候，用戶最后還輸入了

char*s=fgets(lineCommand,sizeof(lineCommand)-1,stdin);
assert(s!=NULL);
(void)s;//避免Linux認為s變量未使用,導致警告
//清除最后一個
;例如:abcd

lineCommand[strlen(lineCommand)-1]=0;
//printf("test:%s
",lineCommand);
//"ls-a-l-i"-->字符串分割-->"ls""-a""-l""-i"
myargv[0]=strtok(lineCommand,"");
inti=1;
if(myargv[0]!=NULL&&(strcmp(myargv[0],"ls")==0))
{
myargv[i++]=(char*)"--color=auto";
}
//如果沒有子串了,strtok會返回NULL，即myargv[end]=NULL
while(myargv[i++]=strtok(NULL,""));
//如果是cd命令，不需要創(chuàng)建子進程，讓shell自己執(zhí)行對應的命令，本質就是執(zhí)行系統(tǒng)接口
//像這種不需要讓我們的子進程來執(zhí)行，而是讓shell自己執(zhí)行的命令—內建命令
//其中echo是一個自建命令
if(myargv[0]!=NULL&&(strcmp(myargv[0],"cd")==0))
{
if(myargv[1]!=NULL)chdir(myargv[1]);
continue;
}
if(myargv[0]!=NULL&&myargv[1]!=NULL&&(strcmp(myargv[0],"echo")==0))
{
if(strcmp(myargv[1],"$?")==0)
{
printf("%d,%d
",lastcode,lastsig);
}
else
{
printf("%s
",myargv[i]);
}
continue;
}
//利用條件編譯測試是否成功
#ifdefDEBUG
for(inti=0;myargv[i];++i)
{
printf("myargv[%d]:%s
",i,myargv[i]);
}
#endif
//執(zhí)行命令
pid_tid=fork();
assert(id!=-1);
if(id==0)
{
execvp(myargv[0],myargv);
exit(1);
}
intstatus=0;
pid_tret=waitpid(id,&status,0);
assert(ret>0);
(void)ret;
lastcode=(status>>8)&0xFF;
lastsig=status&0x7F;
}
return0;
}

審核編輯：湯梓紅