设计一个 shell 命令行程序

实现 shell 主要思路

代码（Linux）系统

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 inputif(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
#endifreturn strlen(command);
}
void commandSplit(char* in, char* out[])
{int argc = 0;out[argc++] = strtok(in, SEP);while(out[argc++] = strtok(NULL, SEP));
#ifdef Debugfor(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 commandexecvp(argv[0], argv);exit(1);}else // father{int status = 0;pid_t rid = waitpid(id, &status, 0);if(rid > 0){ // wait successlastcode = 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 inputchar* argv[SIZE]; // a table store commands// getUsercommand and print command_line promptint n = getUserCommand(usercommand, sizeof(usercommand));if(n <= 0) continue; // if only have a '\n'// split commands and store in arraycommandSplit(usercommand, argv);n = doBulidin(argv); // check or do bulidin_commandif(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