[Linux]编写一个极简版的shell(版本1)

[Linux]编写一个极简版的shell-version1

文章目录

  • [Linux]编写一个极简版的shell-version1
    • 命令行提示符打印
    • 接收命令行参数
    • 将命令行参数进行解释
    • 执行用户命令
    • 完整代码

本文能够帮助Linux系统学习者通过代码的角度更好地理解命令行解释器的实现原理。

命令行提示符打印

Linux操作系统运行时，就需要shell进程进行命令行解释，然后让系统完成对应的命令，因此打印命令行提示符时要采用死循环打印的方式，具体的代码逻辑如下：

int main()
{while(1){printf("[%s@%s %s]$$ ", getenv("USER"), getenv("HOSTNAME"), getpath(getenv("PWD")));fflush(stdout);//sleep(200); -- 当前阶段用于演示效果}
  • 为了和系统的shell进行区分因此打印两个$符号
  • 命令行提示符打印的信息都是通过环境变量得来的，因此只需要调用系统接口获取相应的环境变量即可
    • USER环境变量 – 当前使用的用户名
    • HOSTNAME环境变量 – 当前的主机名称
    • PWD环境变量 – 当前用户所处绝对路径
  • 由于显示器采用的是行缓冲的策略，因此需要手动刷新缓冲区才能让命令行提示符显式到屏幕上

由于环境变量PWD是当前用户所处的绝对路径，因此需要编写一个函数getpath来获取当前所处的目录名称，具体的代码逻辑如下：

const char* getpath(char* path)
{int length = strlen(path);if(length == 1) return "/"; //根目录int i = length - 1;while((path[i] != '/')) i--;return path+i+1;
}
  • 如果绝对路径的字符串长度为1，表示所处为根目录，返回"/"
  • 其余路径下都要将绝对路径里当前目录前的所有路径分割掉，包括路径分隔符，譬如当前记录绝对路径环境变量为PWD=/home/qxm/linux-warehouse/review/mybash/version1，getpath的返回值为verson1字符串的首地址

效果演示：

image-20230904145622641

接收命令行参数

接受命令行参数只需要设置一个字符串数组，将用户的输入接收即可，具体的代码逻辑如下：

#define MAX 1024int main()
{while(1){char commandstr[MAX] = { 0 }; //接收命令行参数printf("[%s@%s %s]$$ ", getenv("USER"), getenv("HOSTNAME"), getpath(getenv("PWD")));fflush(stdout);char* s = fgets(commandstr, sizeof(commandstr), stdin);commandstr[strlen(commandstr) - 1] = '\0'; //去除输入时末尾的'\n'//printf("%s\n", commandstr); -- 当前阶段用于演示效果}return 0;
}
  • 由于用户输入时会按下回车也就是会在输入时在末尾出现一个'\n',命令行参数使用时需要将其去除掉，譬如用户输入ls -a -l\n,命令行参数只需要ls -a -l

效果演示：

image-20230904151119734

将命令行参数进行解释

获取用户输入的命令行参数后，需要将命令行参数根据输入的空格将字符串分割为多个字串，譬如用户输入ls -a -l,要分割为ls, -a, -l,具体的代码逻辑如下：

#define MAX 1024
#define ARGC 64
#define SEP " "int split(char commandstr[], char* argv[])//命令行参数解释
{argv[0] = strtok(commandstr, SEP);if (argv[0] == NULL) return -1; //字符串为空int i = 1;while(1){argv[i] = strtok(NULL, SEP);if(argv[i] == NULL) break;i++;}return 0;
}void debugPrint(char* argv[])//--当前阶段用于演示效果
{int i = 0;for (i = 0; argv[i] != NULL; i++){printf("%s\n", argv[i]);}
}int main()
{while(1){char commandstr[MAX] = { 0 }; //接收命令行参数char* argv[ARGC] = { NULL }; //存储命令行参数printf("[%s@%s %s]$$ ", getenv("USER"), getenv("HOSTNAME"), getpath(getenv("PWD")));fflush(stdout);char* s = fgets(commandstr, sizeof(commandstr), stdin);commandstr[strlen(commandstr) - 1] = '\0'; //去除输入时末尾的'\n'int n = split(commandstr, argv);if(n != 0) continue; //用户输入空串//debugPrint(argv);  -- 当前阶段用于演示效果}return 0;
}
  • 调用C语言库函数strtok获取分割空格字符后字串的首地址，并且将空格置为'\0'，并将字串的首地址存储起来

效果演示：

image-20230904154551480

执行用户命令

创建子进程，进程进程程序替换，让子进程完成用户所输入的命令，具体的代码逻辑如下：

#define MAX 1024
#define ARGC 64
#define SEP " "const char* getpath(char* path)
{int length = strlen(path);if(length == 1) return "/"; //根目录int i = length - 1;while((path[i] != '/')) i--;return path+i+1;
}int split(char commandstr[], char* argv[])
{argv[0] = strtok(commandstr, SEP);if (argv[0] == NULL) return -1; //字符串为空int i = 1;while(1){argv[i] = strtok(NULL, SEP);if(argv[i] == NULL) break;i++;}return 0;
}int main()
{while(1){char commandstr[MAX] = { 0 }; //接收命令行参数char* argv[ARGC] = { NULL };  //存储命令行参数printf("[%s@%s %s]$$ ", getenv("USER"), getenv("HOSTNAME"), getpath(getenv("PWD")));fflush(stdout);char* s = fgets(commandstr, sizeof(commandstr), stdin);commandstr[strlen(commandstr) - 1] = '\0'; //去除输入时末尾的'\n'int n = split(commandstr, argv);if(n != 0) continue; //用户输入空串pid_t id = fork();//创建子进程完成命令执行if (id == 0){//子进程execvp(argv[0], argv); //进程程序替换exit(0);}int status = 0;waitpid(id, &status, 0);//回收子进程}return 0;
}
  • 由于实现的shell用于执行系统命令，并且获取了记录命令行参数的数组，因此采用execvp进程程序替换

效果演示：

shell-1演示

完整代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>#define MAX 1024
#define ARGC 64
#define SEP " "const char* getpath(char* path)
{int length = strlen(path);if(length == 1) return "/"; //根目录int i = length - 1;while((path[i] != '/')) i--;return path+i+1;
}int split(char commandstr[], char* argv[])
{assert(commandstr);assert(argv);argv[0] = strtok(commandstr, SEP);if (argv[0] == NULL) return -1; //字符串为空int i = 1;while(1){argv[i] = strtok(NULL, SEP);if(argv[i] == NULL) break;i++;}return 0;
}int main()
{while(1){char commandstr[MAX] = { 0 }; //接收命令行参数char* argv[ARGC] = { NULL };  //存储命令行参数printf("[%s@%s %s]$$ ", getenv("USER"), getenv("HOSTNAME"), getpath(getenv("PWD")));fflush(stdout);char* s = fgets(commandstr, sizeof(commandstr), stdin);assert(s); //对fgets函数的结果断言(void)s;//保证在release方式发布的时候，因为去掉assert了，所以s就没有被使用，而带来的编译告警, 什么都没做，但是充当一次使用commandstr[strlen(commandstr) - 1] = '\0'; //去除输入时末尾的'\n'int n = split(commandstr, argv);if(n != 0) continue; //用户输入空串pid_t id = fork();assert(id >= 0);(void)id;if (id == 0){//子进程execvp(argv[0], argv); exit(0);} int status = 0;waitpid(id, &status, 0);}return 0;
}
);if(n != 0) continue; //用户输入空串pid_t id = fork();assert(id >= 0);(void)id;if (id == 0){//子进程execvp(argv[0], argv); exit(0);} int status = 0;waitpid(id, &status, 0);}return 0;
}

说明： 该版本shell只能够执行系统命令，并且不能够支持所有系统命令比如cd命令。

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