初识Linux · 自主Shell编写

前言：

1 命令行解释器部分

2 获取用户命令行参数

3 命令行参数进行分割

4 执行命令

5 判断命令是否为内建命令

前言：

本文介绍是自主Shell编写，对于shell，即外壳解释程序，我们目前接触到的命令行解释器，有bash，还有SSH，对于今天模拟实现的Shell编写，我们模拟的是bash，以及需要的预备知识前文已经介绍了，进程的多方面的知识，在自主Shell编写里面比较重要的是进程程序替换，进程终止，进程等待，进程状态什么的，都是自主Shell编写里面的辅助知识罢了。

那么，话不多说，我们直接进入到Shell编写部分。

1 命令行解释器部分

我们在Centos版本下进行演示，首先，我们平常看到的命令行解释器，呈现的都是这个模样，最开始的_lazy是当前的用户名，@后面的VM-12-14-centos代表的是当前主机名称，后面的~代表的我们所处的当前目录，那么我们这里，就应该要复刻一个一样的出来。

那么第一个问题来了，我们从哪里获取对应的用户名主机名以及目前的目录呢？

此时，前文引进的环境变量，就应该出场了：

输入了env之后，我们可以在环境变量表里面看到许多对应的环境变量，其中HOSTNAME，PWD，USER分别代表的就是主机名称，当前路径，当前用户名。

那么我们如何通过获取？我们已知的是有3种方式，一种是environ，一种是命令行参数表，一种是getenv。

我们这里使用getenv，相对于二级指针environ，getenv是我们最常见的选择，那么我们可以：

   11   char* argv[] = {
   12   getenv("HOSTNAME"),
   13   getenv("USER"),
   14   getenv("PWD")
   15   };

将获取到的环境变量放在数组argv里面，随即进行打印：

我们直接使用printf打印数组的三个元素，看起来好像没有问题，因为命令行参数是在后面输入，所以我们不能使用\n作为结束，并且，这里介绍一个函数，snprintf，我们不妨使用该函数打印，把所有的环境变量放在一个字符串里面，似乎更好控制一点，这里如果有同学的man手册配置没有齐全的话，可以使用指令:

sudo yum install man-pages

snprintf就是将所有的输出，放到一个字符串里面，此时，我们直接打印该字符即可，所以第一部分的临时代码为：

 34 void OutputBash()  
 35 {  
 36   char line[SIZE];  
 37     
 38   char* username = GetUser();                                                              
 39   char* hostname = Gethost();  
 40   char* cwd = Getcwd();
 41 
 42   snprintf(line,sizeof(line),"[%s@%s %s]> ",username,hostname,cwd);
 43   printf("%s",line);
 44   fflush(stdout);
 45 
 46   // char* argv[] = {
 47   // getenv("HOSTNAME"),
 48   // getenv("USER"),
 49   // getenv("PWD")
 50   // };
 51   // char* line;
 52   // //printf("[%s@%s %s]>",argv[0],argv[1],argv[2]);
 53   // fflush(stdout);
 54 }

  8 #define SIZE 512
  9 
 10 
 11 char* GetUser()
 12 {
 13   char* user = getenv("USER");
 14   if(user == NULL) return NULL;
 15   return user;
 16 
 17 }
 18 
 19 char* Gethost()                                                    
 20 {                                                                  
 21   char* host = getenv("HOSTNAME");                                 
 22   if(host == NULL) return NULL;                                    
 23   return host;                                                     
 24 }                                                                  
 25                                                                    
 26 char* Getcwd()                                                     
 27 {                                                                  
 28   char* cwd = getenv("PWD");                                       
 29   if(cwd == NULL) return NULL;                                     
 30   return cwd;  
 31   
 32 }

但是为什么要说这是临时的呢？因为我们的pwd并不完善：

目前，打印的出来并不是最完善的，较为完善的应该是只打印当前目录。

那么如何保证修饰一下呢？

我们可以将该字符串进行分割，也就是使用指针，将该指针的指向指到最后一个/指向的地方即可。但是这里不推荐使用函数，如果使用的是函数，我们就要使用二级指针，实属麻烦，所以可以使用宏即可：

#define SkipPath(p) do{ p += (strlen(p)-1); while(*p != '/') p--; }while(0)

那么判断的条件就是，只要p碰到了根目录就停下，但是有个缺陷就是：

/还是存在，那么我们可以这样操作：

snprintf(line,sizeof(line),"[%s@%s %s]> ",username,hostname,strlen(cwd) == 1 ? "/" : cwd + 1);

此时，较为完善的命令行解释器部分就打印出来了：

2 获取用户命令行参数

第一个问题我们解决了，我们现在该获取用户的命令行参数了。

在获取用户命令行参数这里，我们要注意的点是，我们应该使用什么函数来获取？

可不可以使用scanf来获取呢？如果使用scanf，那么ls -l -n -a，能获取到多少呢？

我们知道scanf是通过空格或者换行符来获取的，此时ls -l -n -a，就只能获取到ls，所以我们应该换个函数，这里推荐fgets，其实gets也是可以的，但是因为后面有文件的IO操作，所以我们使用fgets作为一个缓冲：

 57 int GetUserCommand(char* usercommand,size_t n)  
 58 {  
 59   char* s = fgets(usercommand,n,stdin);  
 60   if(s == NULL) return -1;  
 61   
 62   return strlen(s);  
 63 }

但是该代码存在一定的缺陷。

在第4部分会有提示。

3 命令行参数进行分割

获取到了对应的命令，那么执行的时候，不能带空格去执行吧？所以我们要使用函数，将命令行参数进行分割，这里使用的函数是C语言的库函数，strtok，相信许多同学已经忘记了，不急：

第一个参数是分割的字符串，第二个参数是分割符，那么第一次分割之后，将第一个参数置为NULL，就会继续分割，我们要做的，就是将字符串分割之后，放到数组里面，有益于后面的进程替换工作。

这里定义一个全局变量，用于存在分割后的字符串变量：

#define SEP " "   
 char* gArgv[SIZE];

这里有一个非常细小的地方，如果我们使用单引号的空格，虽然也是空格，但是和strtok就不匹配了，因为这并不是cosnt char* ，这只是一个字符而已。

 70 void SplitCommand(char* usercommand)
 71 {
 72   gArgv[0] = strtok(usercommand,SEP);
 73   int index = 1;
 74   while((gArgv[index++] = strtok(NULL,SEP)));//分割之后函数返回NULL 恰好作为结尾
 75 
 76 }

此时有个很不错的代码细节，因为函数分割完返回的就是NULL，刚好可以作为数组的结束标志。

4 执行命令

到现在，我们可以不管三七二十一，直接执行命令了，至少我们现在先不用管命令是不是内建命令，我们就执行几个简单的即可。

那么要执行命令，我们肯定涉及到进程程序替换。因为分割好的命令我们已经放在了全局变量里面，所以我们可以直接创建函数了：

 85 void ExcuteCommand()
 86 {
 87   pid_t id = fork();
 88 
 89   if(id < 0) Die();
 90   else if(id == 0)
 91   {
 92     //child
 93     execvp(gArgv[0],gArgv);
 94     exit(1);
 95   }
 96   else 
 97   {
 98     //father
 99     int status = 0;
100     pid_t rid = waitpid(id,&status,0);
101     if(rid > 0)
102     {
103       lastcode = WEXITSTATUS(status);
104       if(lastcode != 0) printf("%s:%s:%d\n", gArgv[0], strerror(lastcode), lastcode);
105     }
106   }
107 
108 
109 }

这些代码都是进程替换的时候介绍过的了，无非是加修饰，让代码更加美观，此时，咱们就可以跑了，但是有同学仍会发现，不管怎么运行，都是不可以的，因为我们命令行输入的时候，都会自动的输入一个回车，这个回车，导致了我们跑不了，所以我们需要将回车干掉：

宏定义ZERO即可。

此时，我们就可以正常的执行了。

5 判断命令是否为内建命令

那么现在问题来了，如果我们是执行的ehco，cd这种内建命令，即只能父进程来执行的，我们就不能创建子进程了，判断是否为内建命令，条件成立就内建执行即可，并且跳过下一步：

那么判断内建命令的方式也是十分简单粗暴的，strcmp即可：

110 void Cd()
111 {
112     const char *path = gArgv[1];
113     if(path == NULL) path = Gethost();
114     // path 一定存在
115     chdir(path);
116 
117     // 刷新环境变量
118     char temp[SIZE*2];
119     getcwd(temp, sizeof(temp));
120     snprintf(cwd, sizeof(cwd), "PWD=%s", temp);
121     putenv(cwd); // OK
122 }
123 
124 int IsInorder()
125 {
126     int yes = 0;
127     const char *enter_cmd = gArgv[0];
128     if(strcmp(enter_cmd, "cd") == 0)
129     {
130         yes = 1;
131         Cd();
132     }
133     else if(strcmp(enter_cmd, "echo") == 0 && strcmp(gArgv[1], "$?") == 0)  
134     {  
135         yes = 1;  
136         printf("%d\n", lastcode);  
137         lastcode = 0;                                                                              
138     }  
139     return yes;  
140 }

这里拿cd举例子，判断cd是内建命令之后，在cd函数实现，因为我们要该目录，所以使用函数chdir，改变当前工作目录，改变了之后，改变环境变量中的PATH即可。此时自主shell编写就差不多了。

感谢阅读！