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实现 shell 主要思路 

代码（Linux）系统

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实现 shell 主要思路 

1、要知道一个 shell 进程在运行起来都会在命令行呈现什么，如图是Xshell 登录成功后的界面：所以第一步要做的就是打印命令行提示符。

Xshell 命令行提示符的组成是：[用户名@主机名 工作目录]$，那么我们自己 shell 的命令行提示符就可以按照 Xshell 的为模板，用户名，主机名，工作目录这些可以通过环境变量（USER，HOSTNAME，PWD）来获取。

用户在输入的时候，会在命令与选项之间加上空格，所以不能使用 scanf 来输入，所以要使用 fgets或 gets 来获取用户输入。C语言默认打开三个默认输入输出流：stdin（键盘），stdout（显示器），stderror（显示错误信息）

但是在输入的时候，会默认加上一个回车（Enter），这就使得我们输入的字符串后面会有一个‘\n’，所以需要将 '\n' 的位置改为'\0'。

最后返回输入命令字符串的长度，方便后面判断命令字符串是否只有‘\n’。

2、然后就是获取用户在命令行输入的字符串，并且将这一个大字符串分割形成一个个子字符串，将分割形成的这些字符串作为参数，传递给 exec 系列的接口来实现程序替换。

在C语言中使用 strtok 函数，在C++ 中使用 string 的 substr 接口。用C语言 strtok 实现如下：

宏定义的SEP 是字符串分割符，“ ”（空格），具体参考strtok函数，它第一次需要传要分割的字符串，后面传 NULL ，每次返回一个被分割的子串。

将这些被分割的字符存入一个char* 类型的数组，结束当分割结束时，strtok 函数返回 NULL，刚好作为数组的最后一个元素，作为数组的最后一个元素，也方便后期调用 exec 系列的接口。

3、实现进程替换功能

因为之前已经将用户输入的字符串分割成子串放入 srgv 数组中了，所以argv[0] 和 argv 数组恰好匹配 execvp接口的两个参数，父进程用 rid 通过status 输出型参数在 waitpid 接口中获取子进程的退出码。

4、运行内建命令

有些命令在我们设计的 shell 中运行无效，如 cd、export、echo等，因为我们在执行的时候是让myshell 产生的子进程在执行命令，而像 cd、export、echo 这种，只有让父进程 bash 自己执行才有效的，这种命令叫内建命令。

内建命令就是 bash 自己执行的，类似于自己内部的一个函数，所以需要在进行进程替换前先判断用户输入的命令是否是内建命令，穷举出内建命令并以此比较，如果是某一内建命令就直接执行，如果不是内建命令就进行程序替换！

5、将 myshell 程序设置成一个死循环，使其可以一直执行打印命令行提示符、获取用户命令字符串，实现程序替换功能。

这个程序和系统的shell 程序一样，都是“死循环”，只能手动终止！

代码（Linux）系统

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/types.h>
#define NUM 1024
#define SIZE 64
#define SEP " "
//#define Debug 1
char cwd[NUM];
char enval[NUM];
int lastcode = 0; //exit code
// get environment variable
const char* getUsername()
{
  const char* name = getenv("USER");
  if(name) return name;
  else return "none";
}
const char* getHostname()
{
  const char* host = getenv("HOSTNAME");
  if(host) return host;
  else return "none";
}
const char* getCwd()
{
  const char* cwd = getenv("PWD");
  if(cwd) return cwd;
  else return "none";
}
int getUserCommand(char* command, int num)
{
  printf("[%s@%s %s]#", getUsername(), getHostname(), getCwd());
  char* r = fgets(command, num, stdin); // still have a '\' in the end when you input
  if(r == NULL) return -1;
  // remove the '\n'
  command[strlen(command) - 1] = '\0'; // input's input  at least have a '\n', so dont't will crossed
#ifdef Debug 
   printf("%s", usercommand); //test
#endif
  return strlen(command);
}
void commandSplit(char* in, char* out[])
{
  int argc = 0;
  out[argc++] = strtok(in, SEP);
  while(out[argc++] = strtok(NULL, SEP));
#ifdef Debug
  for(int i = 0; out[i]; i++)
  {
    printf("%d:%s\n", i, out[i]);
  }
#endif
}
int execute(char* argv[])
{
  pid_t id = fork();
  if(id < 0) return -1;
  else if(id == 0) // child 
  {
    // process replace   exec command
    execvp(argv[0], argv);
    exit(1);
  }
  else // father
  {
    int status = 0;
    pid_t rid = waitpid(id, &status, 0);
    if(rid > 0){ // wait success
      lastcode = WEXITSTATUS(status);
    }
  }
  return 0;
}
void cd(char* path)
{
  chdir(path);
  char tmp[NUM];
  getcwd(tmp, sizeof tmp);
  sprintf(cwd, "PWD=%s", tmp);
  putenv(cwd);
}
int doBulidin(char* argv[])
{
  if(strcmp(argv[0], "cd") == 0)
  {
    char* path = NULL;
    if(argv[1] == NULL) path = ".";
    else path = argv[1];
    cd(path);
    return 1;
  }
  else if(strcmp(argv[0], "export") == 0)
  {
    if(argv[1] == NULL) return 1;
    strcpy(enval, argv[1]);
    putenv(enval);
    return 1;
  }
  else if(strcmp(argv[0], "echo") == 0)
  {
    char *val = argv[1] + 1; // $PATH  $?
    if(strcmp(val, "?") == 0) {
      printf("%d\n", lastcode);
      lastcode = 0;
    }
    else {
      printf("%s\n", val);
    }
    return 1;
  }
  return 0;
}
int main()
{
  while(1){
      char usercommand[NUM]; // store user's input
      char* argv[SIZE]; // a table store commands
      // getUsercommand and print command_line prompt
      int n = getUserCommand(usercommand, sizeof(usercommand));
      if(n <= 0) continue; // if only have a '\n'
      // split commands and store in array
      commandSplit(usercommand, argv);
      n = doBulidin(argv); // check or do bulidin_command
      if(n) continue;
      execute(argv);
  }   
}

总结：本质上说，自己设计一个 shell 进程，就是进行多次的程序替换。 

附：进程替换（函数）接口