[Linux]编写一个极简版的shell-version1
本文能够帮助Linux系统学习者通过代码的角度更好地理解命令行解释器的实现原理。
命令行提示符打印
Linux操作系统运行时，就需要shell进程进行命令行解释，然后让系统完成对应的命令，因此打印命令行提示符时要采用死循环打印的方式，具体的代码逻辑如下：
int main()
{
while(1)
{
printf("[%s@%s %s]$$ ", getenv("USER"), getenv("HOSTNAME"), getpath(getenv("PWD")));
fflush(stdout);
//sleep(200); -- 当前阶段用于演示效果
}
- 为了和系统的shell进行区分因此打印两个$符号
- 命令行提示符打印的信息都是通过环境变量得来的，因此只需要调用系统接口获取相应的环境变量即可
USER环境变量 – 当前使用的用户名HOSTNAME环境变量 – 当前的主机名称PWD环境变量 – 当前用户所处绝对路径
- 由于显示器采用的是行缓冲的策略，因此需要手动刷新缓冲区才能让命令行提示符显式到屏幕上
由于环境变量PWD是当前用户所处的绝对路径，因此需要编写一个函数getpath来获取当前所处的目录名称，具体的代码逻辑如下：
const char* getpath(char* path)
{
int length = strlen(path);
if(length == 1) return "/"; //根目录
int i = length - 1;
while((path[i] != '/')) i--;
return path+i+1;
}
- 如果绝对路径的字符串长度为1，表示所处为根目录，返回
"/" - 其余路径下都要将绝对路径里当前目录前的所有路径分割掉，包括路径分隔符，譬如当前记录绝对路径环境变量为PWD=/home/qxm/linux-warehouse/review/mybash/version1，
getpath的返回值为verson1字符串的首地址
效果演示：
接收命令行参数
接受命令行参数只需要设置一个字符串数组，将用户的输入接收即可，具体的代码逻辑如下：
#define MAX 1024
int main()
{
while(1)
{
char commandstr[MAX] = {
0 }; //接收命令行参数
printf("[%s@%s %s]$$ ", getenv("USER"), getenv("HOSTNAME"), getpath(getenv("PWD")));
fflush(stdout);
char* s = fgets(commandstr, sizeof(commandstr), stdin);
commandstr[strlen(commandstr) - 1] = '\0'; //去除输入时末尾的'\n'
//printf("%s\n", commandstr); -- 当前阶段用于演示效果
}
return 0;
}
- 由于用户输入时会按下回车也就是会在输入时在末尾出现一个
'\n',命令行参数使用时需要将其去除掉，譬如用户输入ls -a -l\n,命令行参数只需要ls -a -l
效果演示：
将命令行参数进行解释
获取用户输入的命令行参数后，需要将命令行参数根据输入的空格将字符串分割为多个字串，譬如用户输入ls -a -l,要分割为ls, -a, -l,具体的代码逻辑如下：
#define MAX 1024
#define ARGC 64
#define SEP " "
int split(char commandstr[], char* argv[])//命令行参数解释
{
argv[0] = strtok(commandstr, SEP);
if (argv[0] == NULL) return -1; //字符串为空
int i = 1;
while(1)
{
argv[i] = strtok(NULL, SEP);
if(argv[i] == NULL) break;
i++;
}
return 0;
}
void debugPrint(char* argv[])//--当前阶段用于演示效果
{
int i = 0;
for (i = 0; argv[i] != NULL; i++)
{
printf("%s\n", argv[i]);
}
}
int main()
{
while(1)
{
char commandstr[MAX] = {
0 }; //接收命令行参数
char* argv[ARGC] = {
NULL }; //存储命令行参数
printf("[%s@%s %s]$$ ", getenv("USER"), getenv("HOSTNAME"), getpath(getenv("PWD")));
fflush(stdout);
char* s = fgets(commandstr, sizeof(commandstr), stdin);
commandstr[strlen(commandstr) - 1] = '\0'; //去除输入时末尾的'\n'
int n = split(commandstr, argv);
if(n != 0) continue; //用户输入空串
//debugPrint(argv); -- 当前阶段用于演示效果
}
return 0;
}
- 调用C语言库函数
strtok获取分割空格字符后字串的首地址，并且将空格置为'\0'，并将字串的首地址存储起来
效果演示：
执行用户命令
创建子进程，进程进程程序替换，让子进程完成用户所输入的命令，具体的代码逻辑如下：
#define MAX 1024
#define ARGC 64
#define SEP " "
const char* getpath(char* path)
{
int length = strlen(path);
if(length == 1) return "/"; //根目录
int i = length - 1;
while((path[i] != '/')) i--;
return path+i+1;
}
int split(char commandstr[], char* argv[])
{
argv[0] = strtok(commandstr, SEP);
if (argv[0] == NULL) return -1; //字符串为空
int i = 1;
while(1)
{
argv[i] = strtok(NULL, SEP);
if(argv[i] == NULL) break;
i++;
}
return 0;
}
int main()
{
while(1)
{
char commandstr[MAX] = {
0 }; //接收命令行参数
char* argv[ARGC] = {
NULL }; //存储命令行参数
printf("[%s@%s %s]$$ ", getenv("USER"), getenv("HOSTNAME"), getpath(getenv("PWD")));
fflush(stdout);
char* s = fgets(commandstr, sizeof(commandstr), stdin);
commandstr[strlen(commandstr) - 1] = '\0'; //去除输入时末尾的'\n'
int n = split(commandstr, argv);
if(n != 0) continue; //用户输入空串
pid_t id = fork();//创建子进程完成命令执行
if (id == 0)
{
//子进程
execvp(argv[0], argv); //进程程序替换
exit(0);
}
int status = 0;
waitpid(id, &status, 0);//回收子进程
}
return 0;
}
- 由于实现的shell用于执行系统命令，并且获取了记录命令行参数的数组，因此采用
execvp进程程序替换
效果演示：
完整代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#define MAX 1024
#define ARGC 64
#define SEP " "
const char* getpath(char* path)
{
int length = strlen(path);
if(length == 1) return "/"; //根目录
int i = length - 1;
while((path[i] != '/')) i--;
return path+i+1;
}
int split(char commandstr[], char* argv[])
{
assert(commandstr);
assert(argv);
argv[0] = strtok(commandstr, SEP);
if (argv[0] == NULL) return -1; //字符串为空
int i = 1;
while(1)
{
argv[i] = strtok(NULL, SEP);
if(argv[i] == NULL) break;
i++;
}
return 0;
}
int main()
{
while(1)
{
char commandstr[MAX] = {
0 }; //接收命令行参数
char* argv[ARGC] = {
NULL }; //存储命令行参数
printf("[%s@%s %s]$$ ", getenv("USER"), getenv("HOSTNAME"), getpath(getenv("PWD")));
fflush(stdout);
char* s = fgets(commandstr, sizeof(commandstr), stdin);
assert(s); //对fgets函数的结果断言
(void)s;//保证在release方式发布的时候，因为去掉assert了，所以s就没有被使用，而带来的编译告警, 什么都没做，但是充当一次使用
commandstr[strlen(commandstr) - 1] = '\0'; //去除输入时末尾的'\n'
int n = split(commandstr, argv);
if(n != 0) continue; //用户输入空串
pid_t id = fork();
assert(id >= 0);
(void)id;
if (id == 0)
{
//子进程
execvp(argv[0], argv);
exit(0);
}
int status = 0;
waitpid(id, &status, 0);
}
return 0;
}
);
if(n != 0) continue; //用户输入空串
pid_t id = fork();
assert(id >= 0);
(void)id;
if (id == 0)
{
//子进程
execvp(argv[0], argv);
exit(0);
}
int status = 0;
waitpid(id, &status, 0);
}
return 0;
}
说明： 该版本shell只能够执行系统命令，并且不能够支持所有系统命令比如cd命令。