详解简单的shell脚本 --- 命令行解释器【Linux后端开发】

首先附上完整代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
//命令行解释器
//shell 运行原理：通过让子进程执行命令，父进程等待&&解析命令//保存完整的命令行字符串 -- 充当缓冲区
#define NUM 1024
char cmd_line[NUM];//保存切割之后的字符串
#define SIZE 32
char* g_argv[SIZE];#define SEP " "int main()
{//0.命令行解释器，一定是一个常驻内存的进程 --- 不退出（死循环）while(1){//1打印出提示信息 -- [wxq@VM-4-9-centos shell]$ printf("[dwr@VM-1-1-test shell]$ ");fflush(stdout);//2.获取用户的键盘输入[输入的是各种指令和选项"ls -a -l"]memset(cmd_line, 0, sizeof cmd_line);if(fgets(cmd_line, sizeof cmd_line, stdin) == NULL){continue;}//输入的回车键设为\0  ls -a -l \n \0cmd_line[strlen(cmd_line)-1]  = '\0';// printf("echo:%s\n", cmd_line);   //debug//3.命令行字符串进行解析 "ls -a -l -s"  --->  "la" "-a" "-l" "-s"g_argv[0] = strtok(cmd_line, SEP); //第一次调用，传入原始的字符串int index = 1;while(g_argv[index++] = strtok(NULL, SEP)); //第二次调用，如果还要分割原始字符串，传入NULL//简单配置ls的颜色int i = 1;if(strcmp(g_argv[0], "ls") == 0){g_argv[i++] = "--color=auto";}//识别别名 - 主要是测试，一般是有接口的if(strcmp(g_argv[0], "ll") == 0){g_argv[0] = "ls";g_argv[i++] = "-l";g_argv[i++] = "--color=auto";}//debug
//        for(index = 0 ; g_argv[index]; index++)
//        {
//            printf("g_argv[%d]: %s\n", index, g_argv[index]);
//        }//4.TODO 内置命令：让父进程（shell)自己执行的命令。我们叫做内置命令，内建命令//内建命令本质就是shell中的一个函数调用if(strcmp(g_argv[0], "cd") == 0) //not child execute; father execute;{if(g_argv[1] != NULL){chdir(g_argv[1]); //cd  cd ..}continue;}//5.创建子进程进行程序替换pid_t id = fork();//childif(id == 0){execvp(g_argv[0],g_argv);exit(-1);}//fatherint status = 0;pid_t ret = waitpid(id, &status, 0); //阻塞等待if(ret > 0){printf("exit code:%d\n",WEXITSTATUS(status));}}return 0;
}

效果：

命令行解释器  

       
shell 运行原理：通过让子进程执行命令，父进程等待&&解析命令

步骤1. 命令行解释器，一定是一个常驻内存的进程 --- 这意味着它是不退出的（死循环）

代码示例：

#include <stdio.h>
int main()
{while(1){;}return 0;
}

步骤2.打印出提示信息

代码示例：

#include <stdio.h>
int main()
{while(1){printf("[dwr@VM-1-1-test shell]$\n"); }return 0;
}

这样打印出来我们会发现：

所以我们是不能在后面加上 '\n' 的，但是因为有缓冲区的存在，那么应该怎么办呢？

这里需要用到一个函数 --- fflush()：刷新缓冲区

代码示例：

#include <stdio.h>
int main()
{while(1){printf("[dwr@VM-1-1-test shell]$");fflush(stdout); }return 0;
}

步骤3.获取用户的键盘输入[示例 ：  输入的是各种指令和选项"ls -a -l" ]

思路：

①需要一个数组来模拟缓冲区 - - - 提取用户输入的字符

②使用fgets读取用户在键盘上的输入，如果读取失败，continue重新进入循环，重新读取，重新打印。

③使用printf测试一下

代码示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define NUM 1024
char cmd_line[NUM];int main()
{while(1){printf("[dwr@VM-1-1-test shell]$");fflush(stdout); memset(cmd_line, 0, sizeof cmd_line);if(fgets(cmd_line, sizeof cmd_line, stdin) == NULL){continue;}printf("echo:%s\n", cmd_line);}return 0;
}

但是我们会发现打印出来的结果是：

       这是一个需要注意的小细节的地方，因为在输入的时候，当我们最终输入字符结束的时候，会输入一个“回车”键盘，它会被缓冲区拿到并被识别为“\n”。

示例：输入 ls -l -a    缓冲区读取 ls -l -a \n  

所以这里我们需要把  \n   设置为 \0 作为字符串的结束标志

代码示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define NUM 1024
char cmd_line[NUM];int main()
{while(1){printf("[dwr@VM-1-1-test shell]$");fflush(stdout); memset(cmd_line, 0, sizeof cmd_line);if(fgets(cmd_line, sizeof cmd_line, stdin) == NULL){continue;}cmd_line[strlen(cmd_line)-1]  = '\0';    //printf("echo:%s\n", cmd_line);    //测试辅助}return 0;
}

输出结果：

步骤4.命令行字符串解析 [ 示例： " ls -a -l  -s" --->  "ls" "-a" "-l" "-s"]

思路：

①可以把空格定为分割符，然后切割为一个一个的子串

②定义一个指针数组保存切割下来的子串

代码示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define NUM 1024
#define SIZE 32
#define SEP " "
char cmd_line[NUM];
char* g_argv[SIZE];int main()
{while(1){printf("[dwr@VM-1-1-test shell]$");fflush(stdout); memset(cmd_line, 0, sizeof cmd_line);if(fgets(cmd_line, sizeof cmd_line, stdin) == NULL){continue;}cmd_line[strlen(cmd_line)-1]  = '\0';    //printf("echo:%s\n", cmd_line);    //测试辅助g_argv[0] = strtok(cmd_line, SEP);int index = 0;while(g_argv[index++] = strtok(NULL, SEP));//测试辅助//for(index = 0; g_argv[index]; index++)//printf("g_argv[%d]:%s\n", index, g_argv[index]);}return 0;
}

步骤5.创建子进程进行程序替换

注：进程等待和进程替换后续会更新详细解说

代码示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/types.h>
#define NUM 1024
#define SIZE 32
#define SEP " "
char cmd_line[NUM];
char* g_argv[SIZE];int main()
{while(1){printf("[dwr@VM-1-1-test shell]$");fflush(stdout); memset(cmd_line, 0, sizeof cmd_line);if(fgets(cmd_line, sizeof cmd_line, stdin) == NULL){continue;}cmd_line[strlen(cmd_line)-1]  = '\0';    //printf("echo:%s\n", cmd_line);    //测试辅助g_argv[0] = strtok(cmd_line, SEP);int index = 0;while(g_argv[index++] = strtok(NULL, SEP));//测试辅助//for(index = 0; g_argv[index]; index++)//printf("g_argv[%d]:%s\n", index, g_argv[index]);pid_t id = fork();//child processif(id == 0){execvp(g_argv[0],g_argv);exit(-1);}                                                                                               //father process                                                                                        int status = 0;                                                                                 pid_t ret = waitpid(id, &status, 0); //阻塞等待                                                 if(ret > 0)                                                                                     {                                                                                               printf("exit code:%d\n",WEXITSTATUS(status));                                               }   }return 0;
}

其实写到这里一些简单的命令就已经可以跑了

示例：

退出自己写的shell脚本是 ctrl + c

步骤6.内置命令

但是上述代码有一些小问题，就是我们自己写的shell脚本它并没有让我们的路径发生变化

示例：

        原因是因为，当前我们自己写的shell，无论我们写的任何指令，都是交给了子进程 ， 子进程进行进程替换帮助我们来完成的指令，那么指令就只会影响子进程，而不会影响父进程。所以当我们 cd 回到上级目录的时候，父进程根本没有变化，但是可能子进程所在的路径一直在回到上一层路径。

        那么我们想要的是shell脚本所在的路径发生变化，所以我们想要进行判断命令，如果是所谓cd这样的命令，那么我们不能创建子进程，而是直接交给父进程。

  • 内置命令：让父进程（shell)自己执行的命令。我们叫做内置命令，内建命令
  • 内建命令本质就是shell中的一个函数调用
     

代码示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/types.h>
#define NUM 1024
#define SIZE 32
#define SEP " "
char cmd_line[NUM];
char* g_argv[SIZE];int main()
{while(1){printf("[dwr@VM-1-1-test shell]$");fflush(stdout); memset(cmd_line, 0, sizeof cmd_line);if(fgets(cmd_line, sizeof cmd_line, stdin) == NULL){continue;}cmd_line[strlen(cmd_line)-1]  = '\0';    //printf("echo:%s\n", cmd_line);    //测试辅助g_argv[0] = strtok(cmd_line, SEP);int index = 0;while(g_argv[index++] = strtok(NULL, SEP));//测试辅助//for(index = 0; g_argv[index]; index++)//printf("g_argv[%d]:%s\n", index, g_argv[index]);if(strcmp(g_argv[0], "cd") == 0) //not child execute; father execute;{if(g_argv[1] != NULL){chdir(g_argv[1]); //cd  cd ..}continue;}pid_t id = fork();//child processif(id == 0){execvp(g_argv[0],g_argv);exit(-1);}                                                                                               //father process                                                                                        int status = 0;                                                                                 pid_t ret = waitpid(id, &status, 0); //阻塞等待                                                 if(ret > 0)                                                                                     {                                                                                               printf("exit code:%d\n",WEXITSTATUS(status));                                               }   }return 0;
}

 

补充说明：

fflush()

#include<stdio.h>
int main()
{int fflush( FILE *stream );return 0;}

定义：冲洗一个流

头文件：<stdio.h>

注释：如果缓冲区已成功刷新，则Fflush返回0。

 关键字：continue:作用是跳过本次循环continue后面的代码，直接去判断部分，看是否进行下一次循环

memset()

#include<string.h>
int main()
{void *memset( void *dest, int c, size_t count );return 0;}

定义：将缓冲区设置为指定字符 / 可以用来初始化字符串

头文件：<string.h>

注释：memset返回dest的地址

fgets()

#include<stdio.h>
int main()
{char *fgets( char *string, int n, FILE *stream );return 0;}

定义：从流中获取字符串

头文件：<stdio.h>

注释：返回的是string。返回NULL表示错误或文件结束条件

strlen()

#include<string.h>
int main()
{size_t strlen( const char *string );return 0;}

定义：返回的是字符串的长度

头文件：<string.h>

注释：strlen只返回'\0'之前字符串的长度

strtok（）

#include<string.h>
int main()
{char *strtok( char *strToken, const char *strDelimit );return 0;}

定义：查找字符串中的下一个标记。(常用于切割字符串）

头文件：<string.h>

注释：

sep参数是个字符串，定义了用作分隔符的字符集合

第一个参数指定一个字符串，它包含了0个或者多个由strDelimit字符串中一个或者多个分隔符分割的标记。

strtok函数找到str中的下一个标记，并将其用 \0 结尾，返回一个指向这个标记的指针。

strtok函数的第一个参数不为 NULL ，函数将找到str中第一个标记，strtok函数将保存它在字符串中的位置。

strtok函数的第一个参数为 NULL ，函数将在同一个字符串中被保存的位置开始，查找下一个标记。

如果字符串中不存在更多的标记，则返回 NULL 指针。

chdir()

#include <unistd.h>
int main()
{int chdir(const char *path);return 0;}

定义：更改工作目录

头文件：#include <unistd.h>

返回值：如果成功，则返回0。如果出现错误，则返回-1，并适当地设置errno。

以上就是完整版简单shell脚本的编写，仅供参考

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