Linux基础 7：自定义shell的编写

news2024/11/15 8:48:00

自定义shell的编写

  • 一.自定义shell的编写。
    • 1.打印命令行提示符。
    • 2.获取用户输入字符串进行字符串分割保存。
    • 3.调用系统调用接口执行命令（使用子进程）
    • 4.对于内建命令的特殊处理。
      • 1.cd
      • 2.cd 特殊符号识别：
    • 5.export和echo作为内建命令：
      • 1.export
      • 2.echo
  • 二 . 文件部分：
    • 1.语言级别的IO输入：
      • 1.程序默认打开的三个流：
    • 2.操作系统上的接口：
      • 1.基本概念：
      • 2.系统调用接口：
      • 3.文件描述符：
      • 4.语言方面的文件结构体：
      • 5.系统方面的文件结构体：
      • 6.read write close 访问过程！
    • 3.实现重定向：
      • 1.fd的分配规则：
      • 2.重定向的优化：
    • 4.缓冲区的意义：
      • 1.无缓冲&&行缓冲&&完全缓冲
      • 2.证明语言层缓冲区的存在：
      • 3.缓冲区的语言结构---->os底层结构：
    • 5.实现一个FILE类型的结构体封装系统调用：
      • 1.mystdio.h
      • 2.mystdio.c
      • 3.file_text.c

一.自定义shell的编写。

1.打印命令行提示符。

请添加图片描述

1.命令行提示符由哪几部分组成？
[用户名@主机名 文件路径]$
2.通过getenv函数获取环境变量内容返回对应字符串。
3.变量保存字符串然后打印。

void Get_Hint()
{
  char* Username = getenv("USER");
  char* Hostname = getenv("HOSTNAME");
  char* Pwd = getenv("PWD");

  if(strcmp(Username,"root")==0)
  {
   printf("[root@%s %s]#",Hostname,Pwd);
  }
  else
  {
   printf("[%s@%s %s]$",Username,Hostname,Pwd);
  }
}

2.获取用户输入字符串进行字符串分割保存。

1.变量保存获取到的一行字符串。
2.定义全局的char* 类型的数组保存数据。

void Get_String(char* arr)
{
  //1.获取一行字符串
  scanf("%[^\n]s",arr);
}


void Slicing(char* arr)
{
  int i=0;
  slistr[i++] = strtok(arr,Group);
  while(slistr[i++] = strtok(NULL,Group));
  //1.命令显示颜色的条件：
  if(strcmp(slistr[0],"ls")==0)
  {
    slistr[i-1] = (char*)("--color");
    slistr[i] = NULL;
  }
}

3.调用系统调用接口执行命令（使用子进程）

在这里插入图片描述

1,使用子进程去执行接口命令。
2.int execvp(const char* file , char * const argv[]);
3.参数一传命令 ，参数二传命令+选项的一个char* 类型的数组。
4.可以去执行非内建命令。

void execute()
{
    int id = fork();
    if (id == 0)
     {
        execvp(slistr[0], slistr);
        exit(1);
     }
     int status = 0;
     waitpid(id, &status, 0);
}

在这里插入图片描述

4.对于内建命令的特殊处理。

在这里插入图片描述

1.cd

1,内建命令：执行命令应该要改变当前的路径，使用子进程去执行的命令影响不了bash进程。改变不了操作系统当前的一个工作路径。应该让父进程去执行cd命令才可以改变bash工作路径。
2.进入execute函数进行判断当前执行的命令是不是内建命令或者普通命令。
3.内建命令需要进行单独的判断：

在这里插入图片描述

请添加图片描述

2.cd 特殊符号识别：

1.我们知道cd存在特殊符号可以通过getcwd()函数去获取当前的工作路径。
2.通过putenv()函数进行环境变量的更新。
3.有效的解决特殊符号存在环境变量中的问题！

void cmd()
{

    //1.考虑对内建命令进行处理：
    if(strcmp(slistr[0],"cd")==0)
    {
      if(strcmp(slistr[1],"~")==0)
      {
        strcpy(nearpath,getenv("PWD"));
        chdir(getenv("OLDPWD"));
      }
      else if (strcmp(slistr[1],"-")==0)
      {
        if(flagnear == 0)
        {
          strcpy(nearpath,getenv("PWD"));
          chdir(nearpath);
          flagnear  = 1;
          return;
        }
        else
        {
          char* tmp = getenv("PWD");
          chdir(nearpath);
          strcpy(nearpath,tmp);
        }
      }
      else if (strcmp(slistr[1],"..")==0 || strcmp(slistr[1],"../")==0)
      {
        strcpy(nearpath,getenv("PWD"));
        chdir("..");

      }
      else
      {
        strcpy(nearpath,getenv("PWD"));
        chdir(slistr[1]);
      }
      
      //更新环境变量
      char temp[1024];
      //获取当前的工作路径！
      getcwd(temp,1024);
      snprintf(path,SIZE,"PWD=%s",temp);
      putenv(path);
      return;
    }
}

请添加图片描述
在这里插入图片描述

5.export和echo作为内建命令：

1.export

1.export设置一个新的环境变量：
2.使用setenv()
3.当overwrite值为0时,按照name和value去给环境变量新增内容：
在这里插入图片描述

void Export(int * flag)
{
  if(strcmp(slistr[0],"export")==0)
  {
    char str[2048] = {0};
    strcpy(str,slistr[1]);
    int pos = 0;
    while(str[pos++] != '=');
    str[pos-1] = '\0';

    setenv(str,str+pos,0);
    *flag = 1;
  }
  return;
}

2.echo

在这里插入图片描述

1.echo 空格 ---->打印空格：
2.echo 字符串 -----> 打印字符串：
3.echo $环境变量名称 ---->打印环境变量内容
4.echo $？打印最近一次的进程退出码。


void execute()
{
    int flag = 0;
    //1.cd 判断
    if(flag == 0)
      cmd(&flag); 
    //2.export判断
    if(flag == 0)
      Export(&flag);
    //3.echo判断：
    if(flag == 0)
      Echo(&flag);
    //4.创建子进程处理普通命令
    if(flag == 0)
    {

      int id = fork();
      if(id == 0)
      {
        execvp(slistr[0],slistr);
        exit(1);
      }
      int status = 0;
      pid_t rid = waitpid(id, &status, 0);
      if(rid == id) lastcode = WEXITSTATUS(status); 
    }
}


void Echo(int* flag)
{
  if(strcmp(slistr[0],"echo")==0)
  {
    if(slistr[1] == NULL)
      printf("\n");
    else if (slistr[1][0] == '$')
    {
      if(slistr[1][1] == '?')
        printf("%d\n",lastcode);
      else
        printf("%s\n",getenv(slistr[1]+1));
    }
    else 
      printf("%s\n",slistr[1]);

    *flag = 1;
  }
}

在这里插入图片描述

二 . 文件部分：

1.语言级别的IO输入：

1.程序默认打开的三个流：

1.标准输入流：stdin ---->键盘
2.标准输出流：stdout ---->显示器
3.标准错误流：stderr ---->显示器

在这里插入图片描述

1.因为程序开始执行就默认打开三个流。
2.stdin stdout stdree 类型FILE* 类型的变量。
3.我们使用语言的文件操作都会使用fopen函数打开一个文件流！
4.使用fclose去关闭一个文件流。

功能------------ 函数名------------ 适用于
字符输入函数-- fgetc ---------------所有输入流
字符输出函数 --fputc ---------------所有输出流
文本行输入函数-- fgets------------ 所有输入流
文本行输出函数 --fputs ------------所有输出流
格式化输入函数 --fscanf ----------所有输入流
格式化输出函数 --fprintf -----------所有输出流
二进制输入 --fread ------------------文件
二进制输出 —fwrite ------------------文件

2.操作系统上的接口：

在这里插入图片描述

1.基本概念：

1.操作系统提供系统调用接口，语言方面去进行上层的封装。
2.我们C语言的文件操作就是封装了操作系统提供的系统调用接口。

2.系统调用接口：

fopen----->open

在这里插入图片描述

1.int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
2.pathname:需要打开的文件名称。
3.flags：是一个位图32位的有效保存不同的文件打开要求。
4.mode_t mode：是一个八进制的文件权限掩码(写文件并且文件不存在)

在这里插入图片描述

1.O_RDONLY : 读权限
2.O_WRONLY : 写权限
3.O_RDWR : 可读可写权限 ----->一个open只能使用上面三个的一个。
4.O_CREAT : 读一个文件但是这个文件没有创建。
5.补充：O_APPEND : 写文件的时候可以进行文件内容的追加。
6.O_TRUNC : 写一个文件从头开始之前的内容删除。
综上所述：可以使用|把上面的内容搭配在一起可以实现C语言文件操作上的只读，只写(没有创建) ， 追加 ， 内容。

   18 int main()
   19 {
   20   //1.写方式打开文件如果没有就创建再一次打开覆盖写入：
   21   int id = open("log.txt",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC);
   22   //2.写方式打开文件如果没有就创建再一次打开追加内容： 
E> 23   int id = open("log.txt",O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND);                                                                              
   24   return 0;
   25 }

3.文件描述符：

1.概念：open函数的返回值就是文件描述符：
2.在task_struct 中保存了一个指针指向一个数组，数组中保存了一个file*
3.数组的下标就是文件描述符：
4.进程默认打开三个文件，开始的时候0 ， 1 ， 2 下标就被使用！
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

4.语言方面的文件结构体：

1.FILE*
2.stdin stdout stderr 都是FILE* 类型的数据。
3.FILE中一定有一个成员是int fd（文件标识符）
4.fopen函数访问FILE对象，调用成员内容本质还是底层封装了系统调用接口。

5.系统方面的文件结构体：

1.file 类型是系统封装的文件类型。
2.主要包括三个内容：属性 缓冲区 方法集
3.方法集：函数指针保存对应外设提供的方法。
4.缓冲区：保存数据
5.属性：文件属性

6.read write close 访问过程！

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

访问过程：第一个参数就是文件描述符表，根据struct files_struct * files 和fd找到对应文件的指针，访问操作系统的文件结构体，然后对文件结构体做操作。可以实现read write close 。

3.实现重定向：

1.fd的分配规则：

1.stdin stdout stderr 分配为0 ， 1 ， 2 三个下标。
2.关闭一个stdin —> open一个新的文件那么0位置中保存新的文件指针。
3.通过关闭+创建的方式可以实现文件的重定向。

2.重定向的优化：

在这里插入图片描述

1.使用dup2命令可以帮我们把数组中的下标位置的文件指针做修改。
2.具体规则如下：
1.如何完成重定向。
2.oldfd —>新的文件的fd
3.newfd是三个流的任意一个。
4.dup2(fd , 0)dup2(fd , 1)dup2(fd , 2)
5.第2个参数的不同实现输入重定向输出重定向错误重定向

在这里插入图片描述

//定义的宏
#define IgnSpace(buf,pos) do{ while(isspace(buf[pos])) pos++; }while(0)

void CheckRedir(char in[])
{
    // ls -a -l
    // ls -a -l > log.txt
    // ls -a -l >> log.txt
    // cat < log.txt
    redir_type = NoneRedir;
    filename = NULL;
    int pos = strlen(in) - 1;
    while( pos >= 0 )
    {
        if(in[pos] == '>')
        {
            if(in[pos-1] == '>')
            {
                redir_type = AppendRedir;
                in[pos-1] = STREND;
                pos++;
                IgnSpace(in, pos);
                filename = in+pos;
                break;
            }
            else
            {
                redir_type = StdoutRedir;
                in[pos++] = STREND;
                IgnSpace(in, pos);
                filename = in+pos;
                //printf("debug: %s, %d\n", filename, redir_type);
                break;
            }
        }
        else if(in[pos] == '<')
        {
            redir_type = StdinRedir;
            in[pos++] = STREND;
            IgnSpace(in, pos);
            filename = in+pos;
            //printf("debug: %s, %d\n", filename, redir_type);
            break;
        }
        else
        {
            pos--;
        }
    }
}

4.缓冲区的意义：

1.开辟内存+提高效率。
2.缓冲区和操作系统内核没有关系，语言层自带缓冲区：

1.无缓冲&&行缓冲&&完全缓冲

1.程序结束语言自动刷新数据到系统。
2.程序默认是行刷新！
3.特殊情况改变语言缓冲区到os缓冲区的刷新方式。

2.证明语言层缓冲区的存在：

1.向显示器打印，刷新方案就是行刷新。
2.向文件中进行重定向，刷新方案变成全缓冲。
3.产生子进程发生写时拷贝。
4.子进程拷贝一份父进程缓冲区数据。
5.结尾进行全部刷新产生两份12345666666

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

3.缓冲区的语言结构---->os底层结构：

在这里插入图片描述

5.实现一个FILE类型的结构体封装系统调用：

1.mystdio.h

#pragma once

#include <stdio.h>

#define SIZE 4096

typedef struct _myFILE
{
    //char inbuffer[];
    char outbuffer[SIZE];
    int pos;
    int cap;
    int fileno;
}myFILE;


myFILE *my_fopen(const char *pathname, const char *mode);
int my_fwrite(myFILE *fp, const char *s, int size);
void my_fclose(myFILE *fp);

2.mystdio.c

#include "mystdio.h"
#include <string.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>


myFILE *my_fopen(const char *pathname, const char *mode)
{
    int flag = 0;
    if(strcmp(mode, "r") == 0)
    {
        flag |= O_RDONLY;
    }
    else if(strcmp(mode, "w") == 0)
    {
        flag |= (O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC);
    }
    else if(strcmp(mode, "a") == 0)
    {
        flag |= (O_CREAT|O_WRONLY|O_APPEND);
    }
    else
    {
        return NULL;
    }

    int fd = 0;
    if(flag & O_WRONLY)
    {
        umask(0);
        fd = open(pathname, flag, 0666);
    }
    else
    {
        fd = open(pathname, flag);
    }
    if(fd < 0) return NULL;

    myFILE *fp = (myFILE*)malloc(sizeof(myFILE));
    if(fp == NULL) return NULL;
    fp->fileno = fd;

    return fp;
}
int my_fwrite(myFILE *fp, const char *s, int size)
{
    return write(fp->fileno, s, size);
}
void my_fclose(myFILE *fp)
{
    close(fp->fileno);
    free(fp);
}

3.file_text.c

#include "mystdio.h"
#include <string.h>

const char *filename = "./log.txt";

int main()
{
    myFILE *fp = my_fopen(filename, "w");
    if(fp == NULL) return 1;

    const char *s = "hello myself stdio interface\n";
    my_fwrite(fp, s, strlen(s));

    my_fclose(fp);
    return 0;
}

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一、IO口基本概念介绍 单片机的IO口&#xff08;Input/Output口&#xff09;是连接单片机与外部电路或设备的接口。单片机的IO口可以分为输入口和输出口两种&#xff0c;用于控制和监测外部设备的状态。 1. 输入口&#xff1a;单片机的输入口用于接收外部电路或设备的信号。输…
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C++的string容器-＞基本概念、构造函数、赋值操作、字符串拼接、查找和替换、字符串比较、字符存取、插入和删除、子串

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#include<iostream> using namespace std; #include <string> //string的构造函数 /* -string(); //创建一个空的字符串 例如: string str; -string(const char* s); //使用字符串s初始化 -string(const string& str); //使…
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