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常用命令实现
本节来看看在 $xv6$ 里面一些常见的命令是如何实现的，它们都是用户程序，封装系统调用而成，大多数都很简单一眼过去就能懂那种，来看：
echo
$echo$ 命令将紧跟其后的参数当作字符串打印出来，就跟 $print$ 差不太多
int main(int argc, char *argv[])
{
int i;
for(i = 1; i < argc; i++) //从第一个参数开始循环(0起始)
printf(1, "%s%s", argv[i], i+1 < argc ? " " : "\n"); //将参数作为字符串打印出来，最后一个参数后面打印一个换行符
exit(); //执行完之后退出
}
cat
$cat$ 用来查看文件内容
void cat(int fd)
{
int n;
while((n = read(fd, buf, sizeof(buf))) > 0) {
//读取fd指向的文件的内容
if (write(1, buf, n) != n) {
//输出到屏幕
printf(1, "cat: write error\n");
exit();
}
}
if(n < 0){
//读写的字节数小于0，出错了
printf(1, "cat: read error\n");
exit();
}
}
$cat$ 函数接受一个参数文件描述符，然后读取这个文件描述符指向的文件，将其内容输出到屏幕。其主函数：
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd, i;
if(argc <= 1){
//如果没有参数
cat(0); //从键盘获取输入
exit(); //执行完后退出
}
for(i = 1; i < argc; i++){
//从第一个参数开始循环(0起始)
if((fd = open(argv[i], 0)) < 0){
//打开文件
printf(1, "cat: cannot open %s\n", argv[i]);
exit();
}
cat(fd); //调用cat读取文件并输出
close(fd); //关闭文件
}
exit(); //执行完后退出
}
wc
$wc$ 用来统计输出文件的行数，单词数，字节数
char buf[512];
void wc(int fd, char *name)
{
int i, n;
int l, w, c, inword;
l = w = c = 0;
inword = 0;
while((n = read(fd, buf, sizeof(buf))) > 0){
//从fd指向的文件中读取数据
for(i=0; i<n; i++){
//读取了多少个字符，循环多少次
c++;
if(buf[i] == '\n') //有换行
l++; //行数加1
if(strchr(" \r\t\n\v", buf[i])) //有空白字符
inword = 0;
else if(!inword){
w++; //单词数加1
inword = 1;
}
}
}
if(n < 0){
//没有读取到字符
printf(1, "wc: read error\n");
exit();
}
printf(1, "%d %d %d %s\n", l, w, c, name); //打印 行数，单词数，字节数，名字
}
统计行数就是看换行符的个数，单词数看空白字符，字节数嗯就是字节数(废话学)，其主函数：
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd, i;
if(argc <= 1){
//如果参数≤1
wc(0, ""); //从键盘获取输入
exit(); //执行完退出
}
for(i = 1; i < argc; i++){
//从第一个参数开始循环(0起始)
if((fd = open(argv[i], 0)) < 0){
//打开参数指向的文件
printf(1, "wc: cannot open %s\n", argv[i]);
exit();
}
wc(fd, argv[i]); //调用wc函数统计这个文件
close(fd); //关闭文件描述符
}
exit(); //执行完后退出
}
ls
$ls$ 用来显示文件信息
void ls(char *path) //显示这个路径指示的文件信息
{
char buf[512], *p;
int fd;
struct dirent de;
struct stat st;
if((fd = open(path, 0)) < 0){
//打开文件
printf(2, "ls: cannot open %s\n", path);
return;
}
if(fstat(fd, &st) < 0){
//获取这个文件信息
printf(2, "ls: cannot stat %s\n", path);
close(fd);
return;
}
switch(st.type){
//如果是普通文件，直接输出
case T_FILE:
printf(1, "%s %d %d %d\n", fmtname(path), st.type, st.ino, st.size);
break;
case T_DIR: //如果是目录文件，输出其下的文件信息
if(strlen(path) + 1 + DIRSIZ + 1 > sizeof buf){
//判断路径是否对头,buf 512字节,正常情况不会超过
printf(1, "ls: path too long\n");
break;
}
strcpy(buf, path); //将参数复制一份到buf
p = buf+strlen(buf); //p现在应指向参数路径的末尾
*p++ = '/'; //末尾赋为'/'
while(read(fd, &de, sizeof(de)) == sizeof(de)){
//读取目录项
if(de.inum == 0) //inode编号为0 continue(inode编号从1开始)
continue;
memmove(p, de.name, DIRSIZ); //复制一份文件名字到p，形成新路径，这个路径指向目录下的一个文件
p[DIRSIZ] = 0; //截止处理
if(stat(buf, &st) < 0){
//获取这个文件的状态信息
printf(1, "ls: cannot stat %s\n", buf); //打印错误消息
continue;
}
printf(1, "%s %d %d %d\n", fmtname(buf), st.type, st.ino, st.size); //打印文件信息
}
break;
}
close(fd); //关闭文件
}
看着很多，其实也简单，打开路径指示的文件，如果这是个普通文件，直接输出文件状态信息，如果是个目录文件，那么就输出目录下的文件信息。
char* fmtname(char *path)
{
static char buf[DIRSIZ+1];
char *p;
//找到最后一个 / 之后的第一个字符
for(p=path+strlen(path); p >= path && *p != '/'; p--)
;
p++;
if(strlen(p) >= DIRSIZ) //超过了文件名的长度
return p;
memmove(buf, p, strlen(p)); //复制文件名
memset(buf+strlen(p), ' ', DIRSIZ-strlen(p)); //后面空余字节补为' '
return buf;
}
这个函数就是将路径转化为最后一个文件名，比如，"/a/b/c"，那这个函数就转化为 "c "(后面有空格字符补齐)。最后来看其主函数：
int main(int argc, char *argv[])
{
int i;
if(argc < 2){
//如果参数个数小于2，也就是没有参数，只有一个程序名
ls("."); //那就显示当前目录下的文件信息
exit();
}
for(i=1; i<argc; i++) //对每个参数(文件)调用ls
ls(argv[i]);
exit(); //执行完后退出
}
grep
$grep$ 用来搜索文本，并把匹配的行打印出来。$grep$ 的难点在于正则表达式，这里只实现了 ^ $ . * 四种元字符。关于正则表达式的算法我就不细讲了，可以参考有关正则表达式的算法实现，比如 $Leetcode$ 第 10 题。来看 $xv6$ 里的实现
首先是两个匹配函数
int matchhere(char* re, char* text);
int matchstar(int c, char* re, char* text);
$matchhere$ 匹配规则 $re$ 和文本 $text$，$matchstar$ 是处理 * 的情况，参数 $c$ 是 * 前面那个字符，来看实现函数：
int matchhere(char *re, char *text)
{
if(re[0] == '\0') //规则匹配到结尾了，说明匹配成功返回1
return 1;
if(re[1] == '*') //碰到*，调用matchstar处理
return matchstar(re[0], re+2, text);
if(re[0] == '$' && re[1] == '\0') //规则到结尾了且是$结尾
return *text == '\0'; //如果文本也到结尾了，匹配成功
if(*text!='\0' && (re[0]=='.' || re[0]==*text)) //普通情况，如果规则是.或者单个字符匹配成功
return matchhere(re+1, text+1); //规则和文本都向后移，匹配下一个字符
return 0;
}
如果规则匹配到头了，说明匹配成功返回 1
* 是和前面那个字符绑定在一起的，所以直接判断 $re[1]$ 是否是 *，如果是调用 $matchstar$ 处理，后面再说
如果规则匹配到末尾了且最后一个规则是 $，则检测文本是否也匹配到末尾了
最后是普通情况查看当前字符是否匹配成功：
可以看出只要没有 * 组合出现，匹配算法还是很容易的，. 就是当作任意字符来看，$ 就是额外检查文本是否也匹配到末尾了。来看复杂点的 * 处理过程：
int matchstar(int c, char *re, char *text)
{
do{
if(matchhere(re, text)) //第一次执行为*匹配0次，没执行依次*匹配次数加1
return 1;
}while(*text!='\0' && (*text++==c || c=='.')); //*前面字符匹配多次的情况
return 0;
}
* 就是指前面的字符可以匹配 0 次或多次，do-while 循环第一次执行就是匹配 0 次的情况，后续再次执行循环体的话就是匹配多次的情况
上述就是匹配的主要函数，稍微有些困难的地方可能就是 * 元字符，找几个简单例子模拟一下应该也多大问题，到此还有个 ^ 匹配开头没有处理，来看：
int match(char *re, char *text)
{
if(re[0] == '^') //若有^元字符
return matchhere(re+1, text); //规则后移，文本不动
do{
// must look at empty string
if(matchhere(re, text)) //调用matchhere匹配
return 1;
}while(*text++ != '\0'); //匹配失败的话文本后移再次匹配
return 0;
}
^ 用来匹配开头边界，$match$ 函数中直接将规则后移就是了，文本不需要动，因为后面会看到 $grep$ 调用 $match$ 函数时，传的 $text$ 本身就是一行数据的开头，所以这里 $match$ 函数就不用特殊处理了
普通情况就是一个个暴力的匹配：
上述就是匹配算法，下面来看实际的 $grep$ 函数
void grep(char *pattern, int fd)
{
int n, m;
char *p, *q;
m = 0;
while((n = read(fd, buf+m, sizeof(buf)-m-1)) > 0){
//读取文件内容
m += n; //记录已读的字节数
buf[m] = '\0'; //截止处理
p = buf; //buf首地址赋给p
while((q = strchr(p, '\n')) != 0){
//检查刚读取的这段数据是否有换行，有的话
*q = 0; //其位置上的字符置0，因为match函数以0评判是否为结尾
if(match(pattern, p)){
//匹配这一行的文本
*q = '\n'; //匹配成功的话，重新变成换行符
write(1, p, q+1 - p); //并且打印这行
}
p = q+1; //p指向下一行首字符地址
} //重复上述操作
if(p == buf) //如果读取的这段数据一个换行符都没有
m = 0; //m置0重复操作
if(m > 0){
//读取的这段数据中，p之前的已经匹配处理过了，
m -= p - buf; //计算已经处理多少文本
memmove(buf, p, m); //把p之前的文本移出去
}
}
}
$grep$ 函数应该要简单的多，又详细注释就不再多说，来看最后的 $main$ 函数
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd, i;
char *pattern;
if(argc <= 1){
//grep pattern [file] 至少两个参数，1个参数出错了
printf(2, "usage: grep pattern [file ...]\n");
exit();
}
pattern = argv[1];
if(argc <= 2){
//grep pattern 没有指定文件，那么就读取控制台文件
grep(pattern, 0);
exit();
}
for(i = 2; i < argc; i++){
//grep patter file1 file2 ...
if((fd = open(argv[i], 0)) < 0){
//打开文件
printf(1, "grep: cannot open %s\n", argv[i]);
exit();
}
grep(pattern, fd); //匹配模式串和文本
close(fd); //关闭文件
} //重复上述操作
exit(); //完成之后退出
}
$grep$ 命令就到这里，相比其他命令这个的却要难一些，主要是在匹配算法那一块儿，我不讲算法只是简单地说了说，不太清楚的话，可以尝试着举简单例子模拟作为突破口，也可以先去看看一些关于正则表达式的算法题。
kill
kill pid，杀死进程号为 $pid$ 的进程
int main(int argc, char **argv)
{
int i;
if(argc < 2){
//kill pid 最少两个参数，少于两个出错
printf(2, "usage: kill pid...\n");
exit();
}
for(i=1; i<argc; i++) //从第一个参数开始循环(0起始)
kill(atoi(argv[i])); //将字符串转换成整型，调用kill系统调用
exit(); //执行完后退出
}
很简单，就是调用 $kill$ 这个系统调用，详见KILL
ln
·n src dst，$dst$ 文件和 $src$ 文件建立硬链接
int
main(int argc, char *argv[])
{
if(argc != 3){
//ln src dst，至少三个参数
printf(2, "Usage: ln old new\n");
exit();
}
if(link(argv[1], argv[2]) < 0) //调用link系统调用建立硬链接
printf(2, "link %s %s: failed\n", argv[1], argv[2]);
exit(); //执行完后退出
}
也特简单，就是调用 $link$ 这个系统调用，有问题详见文件系统调用
mkdir
mkdir dirname 用来创建目录，$dirname$ 实际应是一个路径。
int main(int argc, char *argv[])
{
int i;
if(argc < 2){
//mkdir dirname1 至少两个参数
printf(2, "Usage: mkdir files...\n");
exit();
}
for(i = 1; i < argc; i++){
//mkdir name1 name2
if(mkdir(argv[i]) < 0){
//调用mkdir创建目录
printf(2, "mkdir: %s failed to create\n", argv[i]);
break;
}
} //重复上述操作
exit(); //完成后退出
}
同样的直接调用 $mkdir$ 创建目录文件，详见文件系统调用
rm
rm filepath 用来删除一个文件
int main(int argc, char *argv[])
{
int i;
if(argc < 2){
//rm filepath 至少两个参数
printf(2, "Usage: rm files...\n");
exit();
}
for(i = 1; i < argc; i++){
if(unlink(argv[i]) < 0){
//调用unlink"删除"文件
printf(2, "rm: %s failed to delete\n", argv[i]);
break;
}
}
exit(); //执行完后退出
}
$xv6$ 直接调用 $unlink$ 来"删除"一个文件，但实际上在文件系统调用一文中，我们说过，只有一个文件的链接数，引用数都为 0 的时候才会真正地将一个文件删除，当时还在 $Linux$ 下做了一个实验，详情见前文。
上述就是 $xv6$ 中一些命令的实现，很简单，大多数就是调用现成的系统调用就能完成工作，配上详细的注释应该是一眼就能懂什么意思。稍微困难些的就是 $grep$ 命令，涉及到递归思想的是稍微要困难点，多看几遍问题应该也不大
好了本节就这样吧，有什么问题还请批评指正，也欢迎大家来同我讨论交流学习进步。
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