【linux课设】自主实现shell命令行解释器

shell和bash的关系

shell是命令解释器，它接收用户的命令并将其传递给内核去执行。bash,即GNU Bourne-Again Shell，是shell的一种实现方式，也是大多数linux系统下默认的shell。

bash的原理

大多数的指令进程（除了内建命令）都是bash的子进程。当我们要执行一条类似ls -a指令时，bash会提前fork出一个子进程，然后让子进程去执行指令。这是我们进程程序替换的思想。当然，中间的过程涉及到进程创建、虚拟内存、进程替换的细节，本篇文章不做叙述，感兴趣的可以去看我之前的博客，希望能对你有帮助。

我们可以画出bash进程执行指令的过程图来帮助理解：
在这里插入图片描述

在上图中，bash几乎一直在循环做以下动作：

1.获取指令
2.解析命令行
3.fork创建子进程
4.命令程序替换子进程
5.等待子进程终止
…

既然知道了bash的基本原理，我们同样也可以模拟以上动作来写一个mini版的shell

代码实现

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/wait.h>
#include<errno.h>#define SIZE 100
#define COMMAND_SIZE 200
#define ZEOR '\0'
#define ARGV_NUM 32
#define SKIP " "
#define SkipPath(p) do{p+=strlen(p)-1; while(*p!='/'){p--;}}while(0)char* gArgv[ARGV_NUM];//指令参数
char cwd[SIZE*2];//当前路径的环境变量键值对
int lastcode=0;const char* GetUserName(){//获取环境变量中的值const char* name=getenv("USER");if(name==NULL){return "None";}return name;
}const char* GetHome(){//获取家目录const char* home=getenv("HOME");if(home==NULL){return "/";}return home;
}const char* GetHostHome(){//获取主机名const char* hostname=getenv("HOSTNAME");if(hostname==NULL){return "None";}return hostname;
}const char* GetCwd(){//获取当前路径const char* cwd=getenv("PWD");if(cwd==NULL){return "None";}return cwd;
}//输出命令行
void MakeCommandLineAndPrint(){char line[SIZE];const char* name=GetUserName();const  char* hostname=GetHostHome();const char* cwd=GetCwd();SkipPath(cwd);snprintf(line,sizeof(line),"[%s@%s %s]> ",name,hostname,cwd=strlen(cwd)==1?"/":cwd+1);printf("%s",line);fflush(stdout);
}
//获取用户命令行
int GetUserCommand(char command[],size_t n){char* s=fgets(command,n,stdin);if(s==NULL)return -1;command[strlen(command)-1]=ZEOR;return (int)strlen(command);
}//命令行分割,获取命令行参数列表
void SplitCommand(char command[],size_t n){gArgv[0]=strtok(command,SKIP);size_t index=1;char* t=gArgv[0];while(t!=NULL){t=strtok(NULL,SKIP);gArgv[index++]=t;}//size_t i=0;//for(;i<index;i++){//  printf("%s\n",gArgv[i]);//}
}//cd内建命令
void Cd(){const char* path=gArgv[1];if(path==NULL){path=GetHome();}//更新当前工作目录chdir(path);//修改当前进程的工作路径//更新环境变量char t[SIZE*2];getcwd(t,sizeof(t));snprintf(cwd,sizeof(cwd),"PWD=%s",t);putenv(cwd);
}//查看是否是内建命令
int CheckBuiltIn(){int yes=0;const char* cmd=gArgv[0];if(strcmp(cmd,"cd")==0){yes=1;Cd();}return yes;
}
// 处理创建子进程失败
void Die(){exit(1);
}
//执行指令
void ExeCommand(){ pid_t id=fork();if(id<0){Die();}if(id==0){//childexecvp(gArgv[0],gArgv);exit(errno);}else{int status=0;pid_t res=waitpid(id,&status,0);if(res>0){lastcode=WEXITSTATUS(status);//获取子进程退出码信息if(WIFEXITED(status)){if(lastcode!=0) printf("%s:%s:%d\n",gArgv[0],strerror(lastcode),lastcode);}}}
}int main(){int quit=0;while(!quit){//1.输出一个命令行MakeCommandLineAndPrint();//2.获取用户命令char command[COMMAND_SIZE];int n= GetUserCommand(command,sizeof(command));if(n<=0)return 1;//输入指令不合法// printf("%s\n",command);//3.命令行字符串分割SplitCommand(command,sizeof(command));//4.查看命令是否是内建命令int flag=CheckBuiltIn();if(flag)continue;//5.执行指令ExeCommand();}return 0;
}