【Linux】进程实践项目 —— 自主shell编写

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送给大家一句话:

不管前方的路有多苦,只要走的方向正确,不管多么崎岖不平,都比站在原地更接近幸福。 —— 宫崎骏《千与千寻》

自主shell命令编写

  • 1 前言
  • 2 项目实现
    • 2.1 创建命令行
    • 2.2 获取命令
    • 2.3 分割命令
    • 2.4 运行命令
  • 3 源代码
  • Thanks♪(・ω・)ノ谢谢阅读!!!
  • 下一篇文章见!!!

1 前言

前几篇文章,我们学习进程的相关知识:进程概念,进程替换,进程控制。熟悉了进程到底是个什么事情,接下来我们来做一个实践,来运用我们所学的相关知识。这个项目就是手搓一个shell模块,模拟实现Xshell中的命令行输入。

用下图的时间轴来表示事件的发生次序。其中时间从左向右。shell由标识为sh的方块代表,它随着时间的流逝从左向右移动。shell从用户读入字符串"ls"。shell建立一个新的进程,然后在那个进程中运行ls程序并等待那个进程结束:
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然后shell读取新的一行输入,建立一个新的进程,在这个进程中运行程序 并等待这个进程结束。
所以要写一个shell,需要循环以下过程:

  1. 获取命令行
  2. 解析命令行
  3. 建立一个子进程(fork),防止打扰主程序的运行
  4. 替换子进程(execvp),来执行对应功能。
  5. 父进程等待子进程退出(wait)

根据这些思路,和我们前面的学的技术,就可以自己来实现一个shell了

2 项目实现

为了保证项目文件的优雅美观,我们按照功能来书写不同函数:

  1. 创建自己的命令行
  2. 获取命令
  3. 分割命令
  4. 创建进程执行命令

2.1 创建命令行

该模块我们需要实现类似:
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获取这些信息大家应该都知道吧!通过对环境变量我们就可以获取到这些信息。使用getenv()函数就可以完成操作。

#include<stdio.h>2 #include<sys/types.h>3 #include<sys/wait.h>4 #include<stdlib.h>5 #include<unistd.h>6 #include<string.h>7 //大小宏8 #define SIZE 2569 //获取用户名10 const char* GetUsername() 11 {12   const char* name = getenv("USER");13   if(name == NULL) return "NONE";14   return name; 15 }16 //获取机器信息17 const char* GetHostName()18 {19   const char* hostname = getenv("HOSTNAME");20   return hostname; 21 }22 //获取当前目录23 const char* GetCwd()24 {25   const char* cwd = getenv("PWD");26   if(cwd == NULL) return "NONE";27   return cwd;28 }29 30 void MakeCommandLineAndPrint()31 { //设置命令行字符串32   char line[SIZE];33   const char* username = GetUsername();34   const char* hostname = GetHostName();35   const char* cwd = GetCwd();//将获取的三个数据写入命令行中 36   sprintf(line,"[%s@%s %s]> ",username,hostname,cwd);                                                                                                                         37   printf("%s",line);38   fflush(stdout);//为了将命令行刷新出来39 }40 41 int main()42 {43   //创建我们自己的命令行44   MakeCommandLineAndPrint();45   int a = 0; scanf("%d",&a); //阻断一下方便查看46   return 0;47 }

这里使用的sprintf()函数是向流中写入格式化信息的好工具。这一段函数大家都可以看明白,就是获取三个变量,然后通过Line数组进行中转,然后打印出来。来看效果:
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这时候发现,我们的所在目录全部都别打印出来了,我们可以进行一下优化:

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

通过这个宏定义就可以只保留最后的目录。
这里之所以不使用函数,是因为使用函数会涉及二级指针,会比较复杂!!!
来看效果:
在这里插入图片描述
这样就非常完美了!!!

2.2 获取命令

这个模块可以说是非常关键的一步了,只有正确获取了对应命令,我们才好打开新进程来执行命令。

	  #define ZERO '\0'45 int GetUserCommand(char* command,int n)46 {47   if(command == NULL) return -1;48   fgets(command,n,stdin);49   command[strlen(command) - 1] = ZERO; 50   return strlen(command);51 }

这样我们就可以获取命令行输入的字符串了。

2.3 分割命令

获取命令之后,我们还需要对输入的一串命令来进行分割,来保证我们可以正常执行命令

   12 #define SEP " "...14 //全局命令 方便操作15 char* gArgv[NUM];...58 void SplitCommand(char command[] , size_t n)59 {60   (void)n;61   gArgv[0] = strtok(command,SEP);62   int index = 1;63   // done, 故意写成=,表示先赋值,在判断. 分割之后,strtok会返回NULL,刚好让gArgv最后一个元素是NULL, 并且while判断结束64   while((gArgv[index++] = strtok(NULL,SEP)));65 }    

我们使用来strtok()函数:

char *strtok(char *str, const char *delim)
  • str—要被分解的字符串
  • delim—用作分隔符的字符(可以是一个,也可以是集合)在这里我们使用宏定义SEP( 代表 “ ” )
  1. 第一次调用strtok(),传入的参数str是要被分割的字符串{aaa - bbb -ccc},而成功后返回的是第一个子字符串{aaa};

  2. 第二次调用strtok的时候,传入的参数应该为NULL,这样使该函数默认使用上一次未分割完的字符串继续分割 ,就从上一次分割的位置作为本次分割的起始位置,直到分割结束。(strtok内部会记录相应信息)

这样就成功分割命令,来看效果:
在这里插入图片描述
我们的准备工作做完了,接下来就可以进行最终的操作:创建新进程来执行命令!

2.4 运行命令

运行命令就要使用:

  • 创建子进程
  • 进程替换

这两个加在一起就有了非常牛批的力量,究极POWER!。

   68 //执行命令69 void ExecuteCommand()70 {//创建子进程71   pid_t id = fork();                                                                                                                                                        72   if(id == 0)                                                                                                                 73   { //进程替换                                                                                                                          74     execvp(gArgv[0],gArgv);                                                                                               75     exit(errno);                                                                                                              76   }                                                                                                                           77   else                                                                                                                        78   {                                                                                                                           79     int status = 0;                                                                                                           80     pid_t rid = waitpid(id,&status,0);//进程等待                                                                                        81     if(rid > 0)                                                                                                               82     { //如果错误打印错误信息                                                                                                                        83       int lastcode = WEXITSTATUS(status);                                                                                     84       if(lastcode != 0) printf("%s:%s:%d\n",gArgv[0],strerror(lastcode),lastcode);                                            85     }                                                                                                                              86   }                                                                                                                                87 }   

前面已经做好大部分工作了,执行命令这一步就很简单了。来看效果:
在这里插入图片描述
这样就完成了绝大部分的代码编写。我们在加上一个while循环,让命令行一直运行试试:
在这里插入图片描述

这样就实现了shell的大部分功能,但是还是有一些功能没有做到:比如我们运行cd等内建命令时,会无法运行,所以我要加上特殊情况来保证内建命令可以执行!!!

90 char* GetHome()91 {92   char* home = getenv("HOME");93   return home;94 }95 96 char cwd[SIZE];97 98 void cd()99 {
100   const char* path = gArgv[1];
101   if(path == NULL) path = GetHome();
102   chdir(path);
103 
104   char temp[SIZE];
105   getcwd(temp,sizeof(temp));                                                                                                                                                  
106   snprintf(cwd,sizeof(cwd),"PWD=%s",temp);
107   putenv(cwd);
108 }
109 
110 //检查是否为内建命令 并单独执行
111 bool CheckBuildin()
112 {
113   bool yes = false;
114   //if语句判断即可,内建命令是有限的
115   if(strcmp(gArgv[0],"cd") == 0)
116   {
117     cd();
118     yes = true;
119   }
120   return yes;
121 }
123 int main()
124 {
125   int quit = 0;                                                                                                                                                               
126 
127   while(!quit)
128   {
129 
130     //创建我们自己的命令行
131     MakeCommandLineAndPrint();
132     
133     //获取命令行信息
134     char usercommand[SIZE];
135     int n = GetUserCommand(usercommand,sizeof(usercommand));
136     if(n <= 0) return 1;
137     
138     //分割命令行信息
139     SplitCommand(usercommand, sizeof(usercommand));
140     
141     bool judge = CheckBuildin();
142     if(judge) continue;
143 
144     //执行命令
145     ExecuteCommand();
146   }
147 
148 
149   return 0;
150 }

这样把内建命令单独进行运行就可以了,我这里只写了一个cd命令。来看效果:
在这里插入图片描述
这样就完成了我们的自主shell编写!!!

3 源代码

#include<stdio.h>2 #include<sys/types.h>3 #include<sys/wait.h>4 #include<stdlib.h>5 #include<unistd.h>6 #include<string.h>7 #include<errno.h>8 #include<stdbool.h> 9 10 #define SIZE 25611 #define SkipPath(p) do{ p += strlen(p)-1 ;while(*p != '/') p--; }while(0); 12 #define ZERO '\0'13 #define NUM 3214 #define SEP " "15 16 //命令17 char* gArgv[NUM];18 int lastcode = 0;19 char cwd[SIZE];20 21 const char* GetUsername()22 {23   const char* name = getenv("USER");24   if(name == NULL) return "NONE";25   return name; 26 }27 28 const char* GetHostName()29 {30   const char* hostname = getenv("HOSTNAME");31   return hostname; 32 }33 34 const char* GetCwd()35 {36   const char* cwd = getenv("PWD");37   if(cwd == NULL) return "NONE";38   return cwd;39 }40                                                                                                                                                                               41 void MakeCommandLineAndPrint()42 {43   char line[SIZE];44   const char* username = GetUsername();  45   const char* hostname = GetHostName();46   const char* cwd = GetCwd();47   SkipPath(cwd);48   sprintf(line,"[%s@%s %s]> ",username,hostname,strlen(cwd) == 1?"/":cwd + 1);49   printf("%s",line);50   fflush(stdout);51 }                                                                                                                                                                             52 53 int GetUserCommand(char command[] ,size_t n)54 {55   char* s = fgets(command,n,stdin);56   if(s == NULL) return -1;57   command[strlen(command) - 1] = ZERO; 58   return strlen(command);59 }60 61 void SplitCommand(char command[] , size_t n)62 {63   (void)n;64   gArgv[0] = strtok(command,SEP);65   int index = 1;66   // done, 故意写成=,表示先赋值,在判断. 分割之后,strtok会返回NULL,刚好让gArgv最后一个元素是NULL, 并且while判断结束67   while((gArgv[index++] = strtok(NULL,SEP)));68 } 69 70 //执行命令71 void ExecuteCommand()72 {73   pid_t id = fork();74   if(id == 0)75   {76     execvp(gArgv[0],gArgv);77     exit(errno);78   }79   else80   {81     int status = 0;82     pid_t rid = waitpid(id,&status,0);83     if(rid > 0)84     {85       lastcode = WEXITSTATUS(status);86       if(lastcode != 0) printf("%s:%s:%d\n",gArgv[0],strerror(lastcode),lastcode);87     }88   } 89 }90 91 char* GetHome()92 {93   char* home = getenv("HOME");94   return home;95 }96                                                                                                                                                                               97 98 void cd()99 {
100   const char* path = gArgv[1];
101   if(path == NULL) path = GetHome();
102   chdir(path);
103 
104   char temp[SIZE];
105   getcwd(temp,sizeof(temp));
106   snprintf(cwd,sizeof(cwd),"PWD=%s",temp);
107   putenv(cwd);
108 }
109 
110 //检查是否为内建命令 并单独执行
111 bool CheckBuildin()
112 {
113   bool yes = false;
114   //if语句判断即可,内建命令是有限的
115   if(strcmp(gArgv[0],"cd") == 0)
116   {
117     cd();
118     yes = true;
119   }
120   return yes;
121 }
122 
123 int main()
124 {
125   int quit = 0;
126 
127   while(!quit)
128   {
129 
130     //创建我们自己的命令行
131     MakeCommandLineAndPrint();
132     
133     //获取命令行信息
134     char usercommand[SIZE];
135     int n = GetUserCommand(usercommand,sizeof(usercommand));
136     if(n <= 0) return 1;
137     
138     //分割命令行信息
139     SplitCommand(usercommand, sizeof(usercommand));
140     
141     bool judge = CheckBuildin();
142     if(judge) continue;
143 
144     //执行命令
145     ExecuteCommand();
146   }
147 
148 
149   return 0;
150 }

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下一篇文章见!!!

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前言 小白是MS Edge浏览器的重度用户。电脑上必须有的两个浏览器&#xff1a;Google Chrome和Microsoft Edge。 前段时间小白在使用MS Edge的时候出了问题&#xff1a;播放视频或者音频的时候总是被莫名其妙加速或者减速&#xff0c;类似于播放视频时候的0.5x或者2.0x。 当时…

关于 UnityEditorWindow

想要使用UnityEditorWindow作为调试窗口吗&#xff1f; 这样做可以很方便的针对游戏中的重要对象做调试。 但是有一个很不方便的地方&#xff0c;OnGUI 的刷新频率不高&#xff0c;或者说需要鼠标点击之后才会重绘&#xff0c;如何解决这一问题&#xff1f; 可以如下操作&am…

用动态内存管理实现通用栈

大家好&#xff01;我是编码小哥&#xff0c;欢迎关注&#xff0c;持续分享更多实用的编程经验和开发技巧&#xff0c;共同进步&#xff01; #include <assert.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h>#include "stack.h"void **array;int ma…

C++入门知识详细讲解

C入门知识详细讲解 1. C简介1.1 什么是C1.2 C的发展史1.3. C的重要性1.3.1 语言的使用广泛度1.3.2 在工作领域 2. C基本语法知识2.1. C关键字(C98)2.2. 命名空间2.2 命名空间使用2.2 命名空间使用 2.3. C输入&输出2.4. 缺省参数2.4.1 缺省参数概念2.4.2 缺省参数分类 2.5. …

Abaqus周期性边界代表体单元Random Sphere RVE 3D (Mesh)插件

插件介绍 Random Sphere RVE 3D (Mesh) - AbyssFish 插件可在Abaqus生成三维具备周期性边界条件(Periodic Boundary Conditions, PBC)的随机球体骨料及骨料-水泥界面过渡区(Interfacial Transition Zone, ITZ)模型。即采用周期性代表性体积单元法(Periodic Representative Vol…

python distribute是什么

Python的包管理工具常见的有easy_install, setuptools, 还有pip, distribute&#xff0c;那麽这几个工具有什么关系呢&#xff0c;看一下下面这个图就明白了&#xff1a; 可以看到distribute是setuptools的替代方案&#xff0c;pip是easy_install的替代方案。 Distribute提供一…

【QT学习】2.补充:connect中的lambda表达式

一.简单实例&#xff1a; 1.实例要求 点击按钮&#xff0c;实现 >o<与#-#的转换。 2.步骤 补充&#xff1a;​​​​​​​ 1.如果我想在lambda中修改数据&#xff0c;怎么办&#xff1f; 写上mutable就行。

vue基础教程(5)——构建项目级登录页

同学们可以私信我加入学习群&#xff01; 正文开始 前言一、创建首页二、登录页代码讲解三、对应的vue知识点&#xff1a;四、附件-各文件代码总结 前言 前面我们已经把vue自带的页面删除&#xff0c;也搭建了最简单的router路由&#xff0c;下面就可以真正开发我们自己的项目…

TemperatureTop-kTop-p

一、温度 在语言模型中使用温度&#xff08;temperature&#xff09;这个参数是为了控制文本生成过程中的随机性和可预测性。这个概念来自于统计力学中的温度概念&#xff0c;在那里它用来描述系统的熵&#xff08;或随机性&#xff09;水平。在语言模型中&#xff0c;输出概率…

Python 基础教程:面向对象

类(Class): 用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。 类变量&#xff1a;在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在函数体之外&#xff0c;通常不作为实例变量使用。 数据成员&#xff1a;类变量或者实例变量, 用于…

【独立开发前线】Vol.29 专注于电子邮件签名,也可以依靠SEO年入70万美元

今天要给大家分享的案例是MySignature&#xff0c;一个专注于电子邮件签名的产品&#xff1b; 它的官网是&#xff1a;MySignature: Free Email Signature Generator 提到电子邮件签名&#xff0c;很多人想到的肯定是“那不是电子邮件结尾的几行图文介绍吗&#xff0c;这也能做…

nginx.conf相关

nginx.conf相关 精确匹配路径&#xff0c;用于不含正则表达式的 uri 前&#xff0c;如果匹配成功&#xff0c;不再进行后续的查找&#xff1b; ^~ 用于不含正则表达式的 uri 前&#xff0c;表示如果该符号后面的字符是最佳匹配&#xff0c;采用该规则&#xff0c;不再进行后续…