Linux实现简易的Shell命令行解释器

一、前言

来制作一个简易的 [Shell 命令]行解释器。

首先这是与 Shell 的互动::

用下图的[时间轴]来表示事件的发生次序。其中时间从> > 左向右。shell 由标识为 sh 的方块代表，它随着时间的流逝从左向右移动。shell 从用户读入字符串 "ls"。shell 建立一个新的进程，然后在那个进程中运行 ls 程序并等待那个进程结束。

然后 shell 读取新的一行输入，建立一个新的进程，在这个进程中运行程序 并等待这个进程结束。所以要写一个 shell，需要循环以下过程:

1. 获取命令行

2. 解析命令行

3. 建立一个子进程（fork）

4. 替换子进程（execvp）

5. 父进程等待子进程退出（wait）

二、准备工作

1.输出提示符

这里的提示字符为用户名 @主机名 当前路径# 直接打印出来作为提示所用

printf("用户名@主机名当前路径#");

这里没有 n，会有缓冲区的问题，类似于我们之前所说的进度条所遇到的问题，可以用 fflush(stdout) 刷新缓冲区。

2. 输入和获取命令

输入

我们需要输入一连串命令，其中可能出现空格，所以不能使用 gets 函数，需要用到 fgets 函数，同时，可以定义一个 lineCommand[NUM] 数组

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

但是打印的时候却多换了一行，这是我们把 n 也读取到了，直接进行处理即可, 清除最后一个 n

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

可以通过打印看看效果和测试是否有 BUG

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

获取

输入之后，我们自然需要去进行获取，我们需要分割命令行，这个地方用 strtok。把字符串切割成若干个子串：
strtok: 第一次直接传递参数，第二次则必须传 NULL。且在最终 strtok 会返回 NULL。

3.shell 运行原理

同时，在理解一下 shell 的运行原理：shell 内部提取命令行做分析，然后调用 exec. shell 执行命令必须通过创建子进程，如果不创建子进程会把我们所有的 shell 全部替换，所以执行命令时一般磁盘上的程序必须创建子进程。

4. 内建命令

我们在运行自己写的 shell 的时候，发现输入 cd … 输入 cd path 等命令时发现路径并没有改变！

没有发生改变是因为自己写的 shell 执行很多命令都要 fork() 创建子进程，让子进程执行的 cd，子进程有自己的工作目录，所以更改的子进程的目录，子进程执行完毕，继续用的是父进程，既 shell，并没有影响父进程，所以并没有改变。

对于 cd, 我们可以采用内建命令：不需要创建子进程执行，让 shell 自己执行命令，称为内建命令。本质就是执行系统接口，我们可以调用一个系统接口 chdir，可解决上述问题:

5. 替换

采用 execvp 进行替换进程

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

三、整体代码

 #include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineNUM1024
#defineOPT_NUM64
charlineCommand[NUM];
char*myargv[OPT_NUM];//指针数组
intlastcode=0;
intlastsig=0;
intmain()
{
while(1)
{
//1.输出提示符
printf("lj@VM-8-2-centos当前路径#");
fflush(stdout);
//2.获取用户输入的命令，输入的时候，用户最后还输入了

char*s=fgets(lineCommand,sizeof(lineCommand)-1,stdin);
assert(s!=NULL);
(void)s;//避免Linux认为s变量未使用,导致警告
//清除最后一个
;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";
}
//如果没有子串了,strtok会返回NULL，即myargv[end]=NULL
while(myargv[i++]=strtok(NULL,""));
//如果是cd命令，不需要创建子进程，让shell自己执行对应的命令，本质就是执行系统接口
//像这种不需要让我们的子进程来执行，而是让shell自己执行的命令—内建命令
//其中echo是一个自建命令
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;
}
//利用条件编译测试是否成功
#ifdefDEBUG
for(inti=0;myargv[i];++i)
{
printf("myargv[%d]:%s
",i,myargv[i]);
}
#endif
//执行命令
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;
}

审核编辑：汤梓红