Linux编写一个极简版本的Shell
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本博客主要内容在Linux环境下，简易实现了一个Shell，顺便讲解和实现了一些内建命令
首先我们观察到：
bash的命令行提示符：[用户名@主机名 当前目录]
[mi@lavm-5wklnbmaja demo1]
所以我们无限循环去打印这个命令行提示符
#include<stdio.h> #include<unistd.h> int main() { while(1) { printf("[xupt@my_machine currpath]#"); //这里因为我们不能加换行，所以得刷新缓冲区 fflush(stdout); sleep(1); } return 0; }
运行效果：
①读取命令行
接下来我们就要获取命令输入的命令行参数：
我们创建一个字符数组用来专门存放用户输入的命令行
#define MAX 1024 //因为命令行最长支持到1024 char commondstr[MAX] = {0};
我们用fgets来获取命令行
fgets(commondstr, sizeof(commondstr), stdin);
我们测试一下：
结果正常，但是我们的命令重新被打印的时候多打印了一个换行符，因为fgets读取了换行符，并且存储到了commondstr中了.
[mi@lavm-5wklnbmaja demo1]$ ./myshell [xupt@my_machine currpath]#ls -a ls -a
解决方案：
commondstr[strlen(commondstr) - 1] = '\0';//处理fget获取了换行符的问题
运行结果：
②父子进程框架
这个时候我们就需要用到子进程了，因为执行命令行的时候需要用到程序替换，那么如果我们用父进程的话，直接就全崩掉了。
每次输入命令，都把命令交给子进程去执行，而父进程去等待子进程就好了：
pid_t id = fork(); assert(id >= 0); (void) id; //和上面的处理原因一样 if(id == 0) { //child } int status = 0; waitpid(id, &status, 0);
在子进程执行之前，我们先要将用户输入进来的命令行进行拆分
③切割命令行
切割的原理很简单，我们只需要把命令行中间的空格变成\0即可。
ls -a -l ----> ls\0-a\0-l;
这个时候我们要引入一个C库提供的函数strtok,它是一个专门用来分隔字符串的函数。
我们需要封装一下这个函数来达到为我们分割命令行的目的：
注意strtok函数第二次切割的时候只需要传入NULL即可。
int split(char* commondstr, char* argv[]) { assert(commondstr); assert(argv); argv[0] = strtok(commondstr, SEP); int i = 1; while((argv[i++] = strtok(NULL, SEP))); // { // argv[i] = strtok(NULL, SEP); // if(argv[i] == NULL) break; // i++; // } //表示切割成功 return 0; }
main函数内部这样去调用分割函数
int n = split(commondstr, argv); //等于0表示切割成功 if(n != 0) continue; //DebugPrint(argv);
我们再设计一个函数来打印我们切割的结果，查看我们切割的结果是否正确：
void DebugPrint(char* argv[]) { for(int i = 0; argv[i]; ++i) { printf("%d : %s\n", i, argv[i]); } }
运行结果：
④子进程借用分割的结果来替换程序
因为我们用split函数将命令行分装到argv字符串指针数组内部了，所以我们只能用带v的加载函数。
另外因为我们不能固定路径，所以我们也只能用带p的。
所以综上：我们的加载函数就选择到了execvp函数：
在子进程内部调用：
if(id == 0) { //child execvp(argv[0], argv); exit(0); }
那么这时候我们在运行一下：
⑤优化：
我们看到我们在用bash提供的ls的时候，它产生的结果是带有颜色的。
但是我们自己实现的简易Shell是没有颜色的，那么这到底是为什么？
我们which ls查看一下，原来系统在ls后边面追加了一个参数--color==auto;
那么我们也可以对我们的简易Shell进行一些优化让他支持这样的显示：
我们只需要在代码中特判一下即可：
if(strcmp(argv[0], "ls") == 0) { //先找到末尾 int pos = 0; while(argv[pos]) pos++; //追加color参数 argv[pos] = (char*)"--color=auto"; //安全处理 pos++; argv[pos] = NULL; }
运行效果：
⑥内建命令(重要)
（1）内建命令的概念：
—>首先我们先明确一下内建命令/内置命令的概念,就是让我们bash自己执行的命令，我们称之为内建命令/内置命令。
（2）cd命令
当我们在我们的简易Shell中切换目录时：
我们发现不论我们怎么切换目录，结果都是目录没有变化，**原因是我们是在子进程中运行这些命令行的，**进程具有独立性。其实我们切换目录是切换了子进程的目录，但是父进程也就是我们pwd显示的目录却没有任何变化,并且这里其实pwd的也是子进程的当前目录，但是因为子进程在执行完cd命令后，就被exit了。当我们再执行pwd的时候是一个新的子进程在帮我们完成这个命令，因为我们之前cd没有改变父进程的当前目录，那么新创建的子进程的目录也就变成了和父进程一样的，所以看起来我们就是没有改变当前目录一样。
所以这里的cd命令，我们要在父进程中交给一个函数chdir()来让我们的bash来执行:
代码：
//当我们输入cd命令的时候 if(strcmp(argv[0], "cd") == 0) { if(argv[1] != NULL) chdir(argv[1]); continue; }
运行结果：
（3）export命令
此外不止我们的cd，包括我们当时去在bash中执行我们的export添加环境变量的时候，实际上是添加到我们的bash内部的，那么如果我们的简易Shell去把这个命令交给我们的子进程去执行了，那么就不太合适了，应该让我们的父进程自行去执行这个命令！
所以我们依旧采用内建命令的方式：
//当我们输入export命令时 if(strcmp(argv[0], "export") == 0) { //我们把这个环境变量存储在我们自己设定的数组内部 if(argv[1] != NULL) { strcpy(myenv[env_index], argv[1]); //再将数组内部的环境变量放到父进程的环境变量中 putenv(myenv[env_index++]); } }
我们尝试测试一下：
最终我们找到了
但是我们的env打印的好像是子进程的环境变量，这似乎不是我们想要的，我们应该想要的是父进程的环境变量，所以我们再做一下处理：
我们自行实现一个函数去打印我们的环境变量：
void PrintEnv() { extern char **environ; for(int i = 0; environ[i]; ++i) { printf("%d:%s\n",i, environ[i]); } } //当我们查看环境变量的时候 if(strcmp(argv[0], "env") == 0) { PrintEnv(); continue; }
运行效果：
所以其实我们之前学习的几乎所有的环境变量，相关的命令都是内建命令。
我们在将echo支持成内建命令：
//当我们echo的时候 if(strcmp(argv[0], "echo") == 0) { //先确认一下echo后面第一个跟的是$ if(argv[1][0] == '$') { char* env_ret = getenv(argv[1] + 1); if(env_ret != NULL) { printf("%s=%s\n", argv[1] + 1, env_ret); } } continue; }
运行结果：
既然支持了环境变量的查询，我们再来顺便支持一下进程退出码的支持，也就是我们的echo $?
//当我们echo的时候 if(strcmp(argv[0], "echo") == 0) { //先确认一下echo后面第一个跟的是$ if(argv[1][0] == '$') { if(argv[1][1] == '?') { printf("%d\n", last_exit); continue; } else { char* env_ret = getenv(argv[1] + 1); if(env_ret != NULL) printf("%s=%s \n", argv[1] + 1, env_ret); } } int status = 0; pid_t ret = waitpid(id, &status, 0); if(ret > 0) { last_exit = WEXITSTATUS(status);//last_exit我们放在main函数里但不要放在循环里，他要长期保留。 }
测试结果：
⑦代码汇总：
#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<assert.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> #include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> //因为命令行最长支持到1024 #define MAX 1024 //限制最多切割为64段 #define ARGC 64 #define SEP " " int split(char* commondstr, char* argv[]) { assert(commondstr); assert(argv); argv[0] = strtok(commondstr, SEP); int i = 1; while((argv[i++] = strtok(NULL, SEP))); // { // argv[i] = strtok(NULL, SEP); // if(argv[i] == NULL) break; // i++; // } //表示切割成功 return 0; } void PrintEnv() { extern char **environ; for(int i = 0; environ[i]; ++i) { printf("%d:%s\n",i, environ[i]); } } void DebugPrint(char* argv[]) { for(int i = 0; argv[i]; ++i) { printf("%d : %s\n", i, argv[i]); } } int main() { int last_exit = 0; //存储上一个进程的退出码 int env_index = 0; //环境变量数组的下标 char myenv[32][64]; while(1) { //每次进来都初始化一下 char commondstr[MAX] = {0}; char* argv[ARGC] = {NULL}; printf("[xupt@my_machine currpath]#"); fflush(stdout); //这里因为我们不能加换行，所以得刷新缓冲区 char* s = fgets(commondstr, sizeof(commondstr), stdin); assert(s); (void)s;//保证在release发布的时候，因为assert去掉，而导致s没有被使用过而产生的告警，什么都没做，充当一次使用 commondstr[strlen(commondstr) - 1] = '\0'; //解决了fgets读入换行符的问题 int n = split(commondstr, argv); //等于0表示切割成功 if(n != 0) continue; //DebugPrint(argv); //当我们输入export命令时 if(strcmp(argv[0], "export") == 0) { //我们把这个环境变量存储在我们自己设定的数组内部 if(argv[1] != NULL) strcpy(myenv[env_index], argv[1]); //再将数组内部的环境变量放到父进程的环境变量中 putenv(myenv[env_index++]); } } //当我们查看环境变量的时候 if(strcmp(argv[0], "env") == 0) { PrintEnv(); continue; } //当我们echo的时候 if(strcmp(argv[0], "echo") == 0) { //先确认一下echo后面第一个跟的是$ if(argv[1][0] == '$') { if(argv[1][1] == '?') { printf("%d\n", last_exit); continue; } else { char* env_ret = getenv(argv[1] + 1); if(env_ret != NULL) printf("%s=%s \n", argv[1] + 1, env_ret); } } continue; } //当我们输入cd命令的时候 if(strcmp(argv[0], "cd") == 0) { if(argv[1] != NULL) chdir(argv[1]); continue; } //当我们输入ls命令的时候 if(strcmp(argv[0], "ls") == 0) { //先找到末尾 int pos = 0; while(argv[pos]) pos++; //追加color参数 argv[pos] = (char*)"--color=auto"; //安全处理 pos++; argv[pos] = NULL; } pid_t id = fork(); assert(id >= 0); (void) id; //和上面的处理原因一样 if(id == 0) { //child execvp(argv[0], argv); exit(0); } int status = 0; pid_t ret = waitpid(id, &status, 0); if(ret > 0) { last_exit = WEXITSTATUS(status); } // printf("%s\n", commondstr); } return 0; }
到这本篇博客的内容就到此结束了。
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