Shell自定义(二)

1.Shell自定义

1.初始化

定义全局变量environ，把g_env的内容用memset初始化为0，这里用malloc开辟的空间为对应环境变量的长度+1，多1位置是最后结束符0，strcpy把此时的对应的环境变量拷贝到g_env里面，下面是新增一个环境变量，要把最后一位置成NULL，最后循环把环境变量再导入进去，在循环体内，putenv 函数被用来将 g_env 数组中的每个字符串设置为环境变量。putenv 函数接受一个格式为 KEY=VALUE 的字符串，并将其添加到进程的环境变量中。如果 KEY 已经存在，则其值会被更新为 VALUE，最后把environ指向g_env。

void InitEnv()
{
    extern char **environ;
    memset(g_env, 0, sizeof(g_env));
    g_envs = 0;

    //本来要从配置文件来
    //1. 获取环境变量
    for(int i = 0; environ[i]; i++)
    {
        // 1.1 申请空间
        g_env[i] = (char*)malloc(strlen(environ[i])+1);
        strcpy(g_env[i], environ[i]);
        g_envs++;
    }
    g_env[g_envs++] = (char*)"HAHA=for_test"; //for_test
    g_env[g_envs] = NULL;

    //2. 导成环境变量
    for(int i = 0; g_env[i]; i++)
    {
        putenv(g_env[i]);
    }
    environ = g_env;
}

2.检测内建命令

读取g_argv的第一个字符判断是否为内建命令。

bool CheckAndExecBuiltin()
{
    std::string cmd = g_argv[0];
    if(cmd == "cd")
    {
        Cd();
        return true;
    }
    else if(cmd == "echo")
    {
        Echo();
        return true;
    }
    else if(cmd == "export")
    {
    }
    else if(cmd == "alias")
    {
       // std::string nickname = g_argv[1];
       // alias_list.insert(k, v);
    }

    return false;
}

3.内建命令实现

1.Cd

内建命令要在父进程实现，用chdir函数改变当前路径，要判断是否有命令行参数，用g_argv的第二个字符得知要到哪一个路径。

2.Echo

这里需要命令行参数达到2，然后用opt指向第二个字符，如果opt(这里为指针)的内容与$？就要看退出码的值，lastcode的值在子进程结束用WEXITSTATUS得到了，如果opt的第二个字符(char)等于'$'(""是一个字符串const char*类型)，表示要打印环境变量的值opt.substr(1)构造从opt索引1到尾的子串(但是这里argc为2所以这个子串只有一个字符就是环境变量名字)，env_value获取getenv得到的字符串值。

bool Cd()
{
    // cd argc = 1
    if(g_argc == 1)
    {
        std::string home = GetHome();
        if(home.empty()) return true;
        chdir(home.c_str());
    }
    else
    {
        std::string where = g_argv[1];
        // cd - / cd ~
        if(where == "-")
        {
            // Todu
        }
        else if(where == "~")
        {
            // Todu
        }
        else
        {
            chdir(where.c_str());
        }
    }
    return true;
}

void Echo()
{
    if(g_argc == 2)
    {
        // echo "hello world"
        // echo $?
        // echo $PATH
        std::string opt = g_argv[1];
        if(opt == "$?")
        {
            std::cout << lastcode << std::endl;
            lastcode = 0;
        }
        else if(opt[0] == '$')
        {
            std::string env_name = opt.substr(1);
            const char *env_value = getenv(env_name.c_str());
            if(env_value)
                std::cout << env_value << std::endl;
        }
        else
        {
            std::cout << opt << std::endl;
        }
    }
}

3.更新pwd

在cd后查看环境变量的pwd，不写更新的话是不变的，getcwd获取当前路径，如果不为空就写入到cwdenv里面，然后把"PWD=%s"和cwd(路径名)添加到环境变量里面，因为以及存在所以会更新值，完成更新路径。

const char *GetPwd()
{
    //const char *pwd = getenv("PWD");
    const char *pwd = getcwd(cwd, sizeof(cwd));
    if(pwd != NULL)
    {
        snprintf(cwdenv, sizeof(cwdenv), "PWD=%s", cwd);
        putenv(cwdenv);
    }
    return pwd == NULL ? "None" : pwd;
}

补充：

`chdir` 函数是用于改变当前工作目录的函数，其原型定义在 `<unistd.h>` 头文件中。以下是 `chdir` 函数的详细参数解释：

### 函数原型
```c
int chdir(const char *path);
```

### 参数
- `path`：这是一个指向字符的指针，表示要切换到的目标目录的路径。这个路径可以是绝对路径，也可以是相对路径。指定的目录必须存在，否则函数调用会失败。

### 返回值
- 成功：返回 `0`。
- 失败：返回 `-1`，并设置 `errno` 以指示错误原因。

### 错误处理
当 `chdir` 函数失败时，可以通过检查 `errno` 来确定错误原因。常见的错误包括但不限于：
- `ENOENT`：路径不存在。
- `ENOTDIR`：路径中的某个组件不是目录。
- `EACCES`：没有权限访问目标目录。

### 示例代码
```c
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main() {
const char *path = "/path/to/directory";
if (chdir(path) == 0) {
printf("成功切换到目录: %s\n", path);
} else {
perror("切换目录失败");
}
return 0;
}
```

在这个示例中，如果路径切换成功，将打印出成功信息；如果失败，将输出错误信息。

在 C++ 中，`substr` 是 `std::string` 类的一个成员函数，用于返回字符串的一个子串。这个函数可以有两种形式：

1. 接受一个参数的版本：
- `substr(size_t pos = 0)`：返回从位置 `pos` 开始到字符串末尾的子串。如果 `pos` 大于字符串的长度，将返回一个空字符串。

2. 接受两个参数的版本：
- `substr(size_t pos, size_t len)`：返回从位置 `pos` 开始、长度为 `len` 的子串。如果 `pos` 大于字符串的长度，同样返回一个空字符串。如果 `pos + len` 超出了字符串的长度，那么子串将只包含从 `pos` 到字符串末尾的部分。

在你提到的 `substr(1)` 中，`1` 是传递给 `substr` 函数的第一个版本的第一个参数，表示从字符串的第二个字符开始提取子串，直到字符串的末尾。在 C++ 中，字符串的索引是从 `0` 开始的，所以 `1` 表示第二个字符。

下面是一个使用 `substr(1)` 的简单示例：

```cpp
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
std::string str = "Hello, World!";
std::string sub = str.substr(1); // 从索引1开始，提取到字符串末尾的子串
std::cout << sub << std::endl; // 输出 "ello, World!"
return 0;
}
```

在这个例子中，`substr(1)` 将返回 "ello, World!"，因为它从字符串 "Hello, World!" 的第二个字符开始提取，直到字符串的末尾。

`getcwd` 函数的参数如下：

1. `buf`：这是一个指向字符数组的指针，用于存储当前工作目录的路径。

2. `size`：这是一个`size_t`类型的值，表示`buf`数组的大小，即可以存储的最大字符数。

使用`getcwd`函数时，第一个参数`buf`是用于接收当前工作目录路径的缓冲区，第二个参数`size`是这个缓冲区的大小。如果`buf`为`NULL`且`size`为0，`getcwd`会动态分配内存（需要手动释放）来存储路径。

总代码

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <cstring>
#include <unordered_map>

#define COMMAND_SIZE 1024
#define FORMAT "[%s@%s %s]# "

// 下面是shell定义的全局数据

// 1. 命令行参数表
#define MAXARGC 128
char *g_argv[MAXARGC];
int g_argc = 0; 

// 2. 环境变量表
#define MAX_ENVS 100
char *g_env[MAX_ENVS];
int g_envs = 0;

// 3. 别名映射表
std::unordered_map<std::string, std::string> alias_list;

// for test
char cwd[1024];
char cwdenv[1024];

// last exit code
int lastcode = 0;

const char *GetUserName()
{
    const char *name = getenv("USER");
    return name == NULL ? "None" : name;
}

const char *GetHostName()
{
    const char *hostname = getenv("HOSTNAME");
    return hostname == NULL ? "None" : hostname;
}

const char *GetPwd()
{
    //const char *pwd = getenv("PWD");
    const char *pwd = getcwd(cwd, sizeof(cwd));
    if(pwd != NULL)
    {
        snprintf(cwdenv, sizeof(cwdenv), "PWD=%s", cwd);
        putenv(cwdenv);
    }
    return pwd == NULL ? "None" : pwd;
}

const char *GetHome()
{
    const char *home = getenv("HOME");
    return home == NULL ? "" : home;
}

void InitEnv()
{
    extern char **environ;
    memset(g_env, 0, sizeof(g_env));
    g_envs = 0;

    //本来要从配置文件来
    //1. 获取环境变量
    for(int i = 0; environ[i]; i++)
    {
        // 1.1 申请空间
        g_env[i] = (char*)malloc(strlen(environ[i])+1);
        strcpy(g_env[i], environ[i]);
        g_envs++;
    }
    g_env[g_envs++] = (char*)"HAHA=for_test"; //for_test
    g_env[g_envs] = NULL;

    //2. 导成环境变量
    for(int i = 0; g_env[i]; i++)
    {
        putenv(g_env[i]);
    }
    environ = g_env;
}

//command
bool Cd()
{
    // cd argc = 1
    if(g_argc == 1)
    {
        std::string home = GetHome();
        if(home.empty()) return true;
        chdir(home.c_str());
    }
    else
    {
        std::string where = g_argv[1];
        // cd - / cd ~
        if(where == "-")
        {
            // Todu
        }
        else if(where == "~")
        {
            // Todu
        }
        else
        {
            chdir(where.c_str());
        }
    }
    return true;
}

void Echo()
{
    if(g_argc == 2)
    {
        // echo "hello world"
        // echo $?
        // echo $PATH
        std::string opt = g_argv[1];
        if(opt == "$?")
        {
            std::cout << lastcode << std::endl;
            lastcode = 0;
        }
        else if(opt[0] == '$')
        {
            std::string env_name = opt.substr(1);
            const char *env_value = getenv(env_name.c_str());
            if(env_value)
                std::cout << env_value << std::endl;
        }
        else
        {
            std::cout << opt << std::endl;
        }
    }
}

// / /a/b/c
std::string DirName(const char *pwd)
{
#define SLASH "/"
    std::string dir = pwd;
    if(dir == SLASH) return SLASH;
    auto pos = dir.rfind(SLASH);
    if(pos == std::string::npos) return "BUG?";
    return dir.substr(pos+1);
}

void MakeCommandLine(char cmd_prompt[], int size)
{
    snprintf(cmd_prompt, size, FORMAT, GetUserName(), GetHostName(), DirName(GetPwd()).c_str());
    //snprintf(cmd_prompt, size, FORMAT, GetUserName(), GetHostName(), GetPwd());
}

void PrintCommandPrompt()
{
    char prompt[COMMAND_SIZE];
    MakeCommandLine(prompt, sizeof(prompt));
    printf("%s", prompt);
    fflush(stdout);
}

bool GetCommandLine(char *out, int size)
{
    // ls -a -l => "ls -a -l\n" 字符串
    char *c = fgets(out, size, stdin);
    if(c == NULL) return false;
    out[strlen(out)-1] = 0; // 清理\n
    if(strlen(out) == 0) return false;
    return true;
}

// 3. 命令行分析 "ls -a -l" -> "ls" "-a" "-l"
bool CommandParse(char *commandline)
{
#define SEP " "
    g_argc = 0;
    // 命令行分析 "ls -a -l" -> "ls" "-a" "-l"
    g_argv[g_argc++] = strtok(commandline, SEP);
    while((bool)(g_argv[g_argc++] = strtok(nullptr, SEP)));
    g_argc--;
    return g_argc > 0 ? true:false;
}

void PrintArgv()
{
    for(int i = 0; g_argv[i]; i++)
    {
        printf("argv[%d]->%s\n", i, g_argv[i]);
    }
    printf("argc: %d\n", g_argc);
}

bool CheckAndExecBuiltin()
{
    std::string cmd = g_argv[0];
    if(cmd == "cd")
    {
        Cd();
        return true;
    }
    else if(cmd == "echo")
    {
        Echo();
        return true;
    }
    else if(cmd == "export")
    {
    }
    else if(cmd == "alias")
    {
       // std::string nickname = g_argv[1];
       // alias_list.insert(k, v);
    }

    return false;
}

int Execute()
{
    pid_t id = fork();
    if(id == 0)
    {
        //child
        execvp(g_argv[0], g_argv);
        exit(1);
    }
    int status = 0;
    // father
    pid_t rid = waitpid(id, &status, 0);
    if(rid > 0)
    {
        lastcode = WEXITSTATUS(status);
    }
    return 0;
}

int main()
{
    // shell 启动的时候，从系统中获取环境变量
    // 我们的环境变量信息应该从父shell统一来
    InitEnv();

    while(true)
    {
        // 1. 输出命令行提示符
        PrintCommandPrompt();

        // 2. 获取用户输入的命令
        char commandline[COMMAND_SIZE];
        if(!GetCommandLine(commandline, sizeof(commandline)))
            continue;

        // 3. 命令行分析 "ls -a -l" -> "ls" "-a" "-l"
        if(!CommandParse(commandline))
            continue;
        //PrintArgv();

        // 检测别名
        // 4. 检测并处理内键命令
        if(CheckAndExecBuiltin())
            continue;

        // 5. 执行命令
        Execute();
    }
    //cleanup();
    return 0;
}