【linux】实现shell

news2024/11/20 14:38:19

自我名言：只有努力，才能追逐梦想，只有努力，才不会欺骗自己。在这里插入图片描述
喜欢的点赞，收藏，关注一下把！在这里插入图片描述
如果发现内容有不对的地方欢迎在评论区批评指正，这是对我最大的鼓励！！！

前面学过了进程创建/终止/等待/替换。现在根据所学的内容实现一个简易版的shell。

//头文件
  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<unistd.h>
  4 #include<sys/types.h>  
  5 #include<sys/wait.h>  
  6 #include<string.h>

1.提示符

这是我们在命令行上首先出现的内容。
在这里插入图片描述
注意在命令行输入指令，是在同一行的。

int main()  
{
     //这里也可以使用环境变量来获取这些内容
     printf("用户名@主机名 当前路径#"); 
	 //这里printf后面不能带\n，但是要把内容打印到显示器，因此必须刷新缓冲区。
     fflush(stdout);                                                                                                                                                                                                                                                                                                        
     return 0;                                                                                                                                                
 }

2.命令行参数

在这里插入图片描述

前面说过ls -a -l是命令行参数，是一个整体的字符串，分割层一个个字符串传到main函数中。

在这里插入图片描述
因此，我们需要把输入的字符串也要分割成一个个字符串。

2.1输入指令

    7 #define NUM 1024
    8 #define OPT_NUM 64
    9 //全局变量
   10 char lineCommand[NUM];//存放输入的指令字符串
   11 char* myargv[OPT_NUM];//指针数组，存放分割的一个个字符串
   12

这里使用fgets函数，把输入流放在指定数组。

在这里插入图片描述

    9 #define NUM 1024
   10 #define OPT_NUM 64
   11 
   12 char lineCommand[NUM];
   13 char* myargv[OPT_NUM];//指针数组，存放分割的一个个字符串
   14 
   15 int main()
   16 {
   17     //这里也可以使用环境变量来获取这些内容
   18     printf("用户名@主机名 当前路径# ");
   19     fflush(stdout);
   20     //"ls -a -l"-----> "ls" "-a" "-l"
   21     //这里减1，是为了极端情况下放\0
   22     char* s=fgets(lineCommand,sizeof(lineCommand)-1,stdin);
   23     assert(s);
   24     //测试一下                                                                                                                                                 
   25     printf("test:%s\n",lineCommand);
   26 
   27     return 0;
   28 }

在这里插入图片描述

发现这里空了一格。这是因为我们输入指令的时候，最后一次肯定敲的是\n，因此这里我们消除一下\n。

    9 #define NUM 1024
   10 #define OPT_NUM 64
   11 
   12 char lineCommand[NUM];
   13 char* myargv[OPT_NUM];//指针数组，存放分割的一个个字符串
   14 
   15 int main()
   16 {
   17     //这里也可以使用环境变量来获取这些内容
   18     printf("用户名@主机名 当前路径# ");
   19     fflush(stdout);
   20     //"ls -a -l"-----> "ls" "-a" "-l"
   21     //这里减1，是为了极端情况下放\0
W> 22     char* s=fgets(lineCommand,sizeof(lineCommand)-1,stdin);
   23     assert(s);
   24     //清除最后一个\n  abc\n                                                                                                                                    
   25     lineCommand[strlen(lineCommand)-1]=0;                                                                                                    
   26     //测试一下                                                                                                                               
   27     printf("test:%s\n",lineCommand);                                                                                                         
   28                                                                                                                                              
   29     return 0;                                                                                                                                
   30 }

在这里插入图片描述

2.2分割指令

在C语言的时候，学过一个分割字符串的函数，strtok

在这里插入图片描述

   28     //这里以空格为分隔符
   29     myargv[0]=strtok(lineCommand," ");
   30     //分割的是同一个字符串，下一次第一个参数就置为NULL就可以了
   31     // myargv[1]=strtok(NULL,"");
   32     //这里需要实现循环，注意strtok到字符串结束，会返回NULL,myargv[end]=NULL                                                                                    
   33     int i=1;
   34     while(myargv[i++]=strtok(NULL," "));


   36 //条件编译，测试分割是否成功
   37 #ifdef DEBUG
   38     for(int i=0;myargv[i];++i)
   39     {
   40         printf("myargv[%d]:%s\n",i,myargv[i]);
   41     }
   42 #endif    

  1 myshell:myshell.c
  2     gcc -o $@ $^ -std=c99 -DDEBUG //定义宏  不需要就前面加个#注释掉                                                                                                                               
  3 
  4 .PHONY:clean
  5 clean:
  6     rm -f myshell

在这里插入图片描述

3.创建子进程执行指令

前面我们学了6个替换函数。这里我们选择execvp最合适。

在这里插入图片描述

   44     //创建子进程
   45     pid_t id = fork();
   46     assert(id != -1);
   47     if(id == 0)
   48     {
   49         //子进程
   50         execvp(myargv[0],myargv);    
   51     }
   52     //父进程
   53     //这里先不关心退出码
   54     waitpid(id,NULL,0);

在这里插入图片描述

但是这里只能实现一次，因此，需要把整体循环起来。

	1#include<stdio.h>
    2 #include<stdlib.h>
    3 #include<unistd.h>
    4 #include<assert.h>
    5 #include<sys/types.h>
    6 #include<sys/wait.h>
    7 #include<string.h>
    8 
    9 #define NUM 1024
   10 #define OPT_NUM 64
   11 
   12 char lineCommand[NUM];
   13 char* myargv[OPT_NUM];//指针数组，存放分割的一个个字符串
   14 
   15 int main()
   16 {
   17     while(1)
   18     {
   19          //这里也可以使用环境变量来获取这些内容
   20          printf("用户名@主机名 当前路径# "); 
   21          fflush(stdout);
   22          //"ls -a -l"-----> "ls" "-a" "-l"
   23          //这里减1，是为了极端情况下放\0
   24          char* s=fgets(lineCommand,sizeof(lineCommand)-1,stdin);
   25          assert(s);
   26          //清除最后一个\n  abc\n
   27          lineCommand[strlen(lineCommand)-1]=0;
   28          //测试一下
   29          //printf("test:%s\n",lineCommand);
   30          //这里以空格为分隔符
   31          myargv[0]=strtok(lineCommand," ");
   32          //分割的是同一个字符串，下一次第一个参数就置为NULL就可以了
   33          // myargv[1]=strtok(NULL,"");                                                                                                                         
   34          //这里需要实现循环，注意strtok到字符串结束，会返回NULL,myargv[end]=NULL
   35          int i=1;
   36          while(myargv[i++]=strtok(NULL," "));
   37 
   38 //测试分割是否成功
   39#ifdef DEBUG
   40          for(int i=0;myargv[i];++i)
   41          {
   42              printf("myargv[%d]:%s\n",i,myargv[i]);
   43          }
   44 #endif
   45 
   46          //创建子进程
   47          pid_t id = fork();
   48          assert(id != -1);
   49          if(id == 0)
   50          {
   51              //子进程
   52              execvp(myargv[0],myargv);    
   53          }
   54          //父进程
   55          //这里先不关心退出码
   56          waitpid(id,NULL,0);
   57     }
   58     return 0;
   59 }

在这里插入图片描述

4.三个细节

4.1ls可执行程序问题

在这里插入图片描述
自己实现的shell，可执行程序没有颜色，

   36          //这里对ls，特殊处理                                                                                                                                
   37          if(myargv[0] != NULL && strcmp(myargv[0],"ls") == 0)
   38          {
   39              myargv[i++]=(char*)"--color=auto";                                                                                                                
   40          }

在这里插入图片描述

4.2切换路径问题

在这里插入图片描述
我们发现，当我切换到上层路径时，发现当前路径没有变。这是为什么呢？

什么是当前路径？
在前面我们学过一个查看进程的命令ls /proc

在这里插入图片描述
exe----> 是当前进程执行的是磁盘路径下哪一个程序！
cmd----> 是当前进程的工作目录

什么是当前路径，默认是你在那个路径下把程序跑起来。本质就是当前进程的工作目录。

当前路径知道了，那为什么自己写的shell，cd的时候，路径没有变化呢？

子进程也有自己的工作目录，默认和父进程一样。fork之后，子进程执行cd命令，更改的是子进程的目录！子进程执行完毕之后，被回收了。继续使用的是父进程。然后再创建子进程。默认和父进程工作目录一样，这时执行pwd命令，所以当前目录没有变。

如果就想更改当前工作目录，系统提供chdir函数。
在这里插入图片描述

   1 #include<stdio.h>
  2 #include<unistd.h>
  3 #include<stdlib.h>
  4 
  5 int main()
  6 {
  7     //想让工作目录是谁，就把谁的路径传过来
  8     chdir("/home/wdl");
  9     while(1)
 10     {
 11         printf("我是一个进程，我的id是：%d\n",getpid());
 12         sleep(1);
 13     }
 14                                                                                                                                                                  
 15     return 0;
 16 }

在这里插入图片描述
修改一下自己的代码。

				//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/内置命令
   42          if(myargv[0] != NULL && strcmp(myargv[0],"cd") == 0)                                                                                                
   43          {                                                                                                                                                   
   44              if(myargv[1] != NULL)
   45              {
   46                  chdir(myargv[1]);
   47                  continue;                                                                                                                                     
   48              }                                                                                                                                               
   49          }

在这里插入图片描述

4.3进程退出码

echo $?  //记录最近一个程序的进程退出码

在这里插入图片描述
具体实现

	//两个全局变量记录子进程退出信号，退出码
   12 int lastCode=0;
   13 int lastsig=0;
				//特殊处理
   57          if(myargv[0] != NULL && strcmp(myargv[0],"echo") == 0)                                                                                            
   58          {                                                                                                                                                 
   59             if(strcmp(myargv[1],"$?") == 0)                                                                                                                
   60             {                                                                                                                                              
   61                 printf("%d,%d\n",lastCode,lastsig);
   62             }
   63             else
   64             {
   65                 printf("%s\n",myargv[1]);
   66             }
   67             continue;                                                                                                                                          
   68          }    
		       
   78          //创建子进程
   79          pid_t id = fork();
   80          assert(id != -1);
   81          if(id == 0)
   82          {
   83              //子进程
   84              execvp(myargv[0],myargv);
   85              exit(1);
   86          }
   87          //父进程
   88          int status=0;
   89          pid_t ret= waitpid(id,NULL,0);
   90          assert(ret>0);
   				//记录退出信号，退出码
   91          lastCode=(status>>8)&0xFF;
   92          lastsig=status&0x7F;
   93     return 0;

在这里插入图片描述

5.myshell完整代码

#include<stdio.h>
    2 #include<stdlib.h>
    3 #include<unistd.h>
    4 #include<assert.h>
    5 #include<sys/types.h>
    6 #include<sys/wait.h>
    7 #include<string.h>
    8 
    9 #define NUM 1024
   10 #define OPT_NUM 64
   11 
   12 int lastCode=0;
   13 int lastsig=0;
   14 
   15 char lineCommand[NUM];
   16 char* myargv[OPT_NUM];//指针数组，存放分割的一个个字符串
   17 
   18 int main()
   19 {
   20     while(1)
   21     {
   22          //这里也可以使用环境变量来获取这些内容
   23          printf("用户名@主机名 当前路径# "); 
   24          fflush(stdout);
   25          //"ls -a -l"-----> "ls" "-a" "-l"
   26          //这里减1，是为了极端情况下放\0
W> 27          char* s=fgets(lineCommand,sizeof(lineCommand)-1,stdin);
   28          assert(s);
   29          //清除最后一个\n  abc\n
   30          lineCommand[strlen(lineCommand)-1]=0;
   31          //测试一下
   32          //printf("test:%s\n",lineCommand);
   33          //这里以空格为分隔符                                                                                                                                  
   34          myargv[0]=strtok(lineCommand," ");
   35          //分割的是同一个字符串，下一次第一个参数就置为NULL就可以了
   36          // myargv[1]=strtok(NULL,"");
   37          //这里需要实现循环，注意strtok到字符串结束，会返回NULL,myargv[end]=NULL
   38          int i=1;
   39			//这里对ls，特殊处理
   40          if(myargv[0] != NULL && strcmp(myargv[0],"ls") == 0)
   41          {
   42              myargv[i++]=(char*)"--color=auto";
   43          }
   44         
W> 45          while(myargv[i++]=strtok(NULL," "));
   46         //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
   47         //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/内置命令
   48          if(myargv[0] != NULL && strcmp(myargv[0],"cd") == 0)                                                                                                  
   49          {
   50              if(myargv[1] != NULL)
   51              {
   52                  chdir(myargv[1]);
   53                  continue;
   54              }
   55          }
   56 
   57          if(myargv[0] != NULL && strcmp(myargv[0],"echo") == 0)
   58          {
   59             if(strcmp(myargv[1],"$?") == 0)
   60             {
   61                 printf("%d,%d\n",lastCode,lastsig);
   62             }
   63             else
   64             {
   65                 printf("%s\n",myargv[1]);
   66             }
   67             continue;
   68          }
   69          
   70 //测试分割是否成功
   71 #ifdef DEBUG
   72          for(int i=0;myargv[i];++i)
   73          {
   74              printf("myargv[%d]:%s\n",i,myargv[i]);
   75          }
   76 #endif
   77 
   78          //创建子进程
   79          pid_t id = fork();
   80          assert(id != -1);
   81          if(id == 0)
   82          {
   83              //子进程
   84              execvp(myargv[0],myargv);
   85              exit(1);
   86          }
   87          //父进程
   88          int status=0;
W> 89          pid_t ret= waitpid(id,NULL,0);
   90          assert(ret>0);
   91          lastCode=(status>>8)&0xFF;
   92          lastsig=status&0x7F;
   93          return 0;
   94     }
   95 }

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