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[操作系统]模拟Linux的shell


在学习了Linux的进程控制之后,学习了fork函数和exec函数族,通过这些个函数可以简单的实现一份shell,就是实现一份命令行解释器,当然是简单版的,实现功能如下

  1. 能执行普通的命令如ls ,ps ,top等
  2. 可以实现目录的跳转cd命令
  3. 能执行命令并加上参数如ls-l
  4. 能执行打开man手册
  5. 能识别管道符

还不能实现正则表达式,要实现这个我当前的代码根本不能用,要重头开始改写。。。

下面贴代码

 1 #include <stdio.h> 2 #include <unistd.h> 3 #include <string.h> 4 #include <sys/types.h> 5 #include <sys/wait.h> 6 #include <stdlib.h> 7 #include <pwd.h> 8 #include <sys/utsname.h> 9 #include <libgen.h> 10  11  12 void eatblank(char **buf) 13 { 14  while(**buf==' ') 15  { 16   (*buf)++; 17  } 18 } 19  20  21 void GetHostName(char *hostname,int length) 22 { 23  gethostname(hostname,length); 24  char *p=hostname; 25  while(*p!='\0') 26  { 27   if(*p=='.') 28   { 29    *p='\0'; 30   } 31   p++; 32  } 33 } 34  35 void Pipe(char **my_argv,char *buf); 36 void BuildCommand(char **my_argv,char *buf) 37 { 38  eatblank(&buf); 39  my_argv[0]=buf; 40  int index=1; 41  char *p=buf; 42    while(*p!='\0') 43    { 44     if(*p==' ') 45     { 46      *p='\0'; 47      p++; 48      eatblank(&p) ; 49      if(*p!='|') 50      { 51       my_argv[index++]=p; 52      } 53      continue; 54     } 55     else if(*p=='|') 56     { 57      p++; 58      //p++; 59      my_argv[index]=NULL; 60      Pipe(my_argv,p); 61     } 62     else 63     { 64      p++; 65     } 66    } 67   my_argv[index]=NULL; 68 } 69  70  71  72 void Pipe(char ** my_argv,char *buf) 73 { 74  int fd[2]; 75  pipe(fd); 76  pid_t id2=fork(); 77  if(id2==0) 78  { 79   close(1); 80   dup(fd[1]); 81   close(fd[1]); 82   close(fd[0]); 83   execvp(my_argv[0],my_argv); 84  } 85  else 86  { 87   waitpid(id2,NULL,0); 88   close(0); 89   dup(fd[0]); 90   close(fd[0]); 91   close(fd[1]); 92   BuildCommand(my_argv,buf); 93   execvp(my_argv[0],my_argv); 94  } 95  //在此处添加exec族函数 96 } 97  98  99 int main()100 {101  while(1)102  {103   char *my_argv[64];104    struct passwd *pwd=getpwuid(getuid());105    char hostname[256]={'\0'};106    char cwd[256]={'\0'};107    getcwd(cwd,256);108    GetHostName(hostname,256);109    printf("[%s@%s %s]#",pwd->pw_name,hostname,basename(cwd));110    fflush(stdout);111    char buf[1024];112    buf[0]='\0';113 114    int count=read(0,buf,sizeof(buf));115    buf[count-1]='\0';116    my_argv[0]=buf;  117   pid_t id=fork();118   if(id==0)119   {120    //child121   122    if(strncmp(buf,"cd",2)==0) 123    {124     exit(1);125    }126    BuildCommand(my_argv,buf);127   execvp(my_argv[0],my_argv);128   printf("if the process has some problem ,I should run here\n");129   exit(0);130   }131   else132   {133    //father134    int status=0;135    wait(&status);136    if(status==256)137    {138     my_argv[0]+=3;139     chdir(my_argv[0]);140    }141   }142  }143  return 0;144 }

通过gethostname获取主机名,通过getcwd获得当前工作目录,通过getpwuid获得当前登录的用户信息

这样命令提示符就完成了;

  • 普通命令的实现

普通命令的实现并不困难,我的目的是让子进程来执行命令,也就是通常的让fork产生的子进程执行exec族函数,然后自己死掉,通过父进程回收资源,循环并创建新的子进程,这就是shell的大框架,其中用execvp函数来实现命令的执行,函数原型就不多说了,查手册就能查到,简单解释一下参数,第一个参数是命令行的字符串,第二是参数是一个字符串数组,从上到下依次存放,命令,参数(可能有多个,一个参数占一个下标),最后用NULL占据一个下标表示结束。

  • cd命令的实现

cd命令的实现有些问题,不是普通命令的实现,就是说简单的使用execvp是不能实现的,因为就算子进程改变了目录之后也会把自己杀死,父进程和子进程之间是不通的(就是说父进程和子进程并不共享环境变量,子进程修改了当前工作目录的环境变量对父进程也没有什么影响),后来使用system来执行系统调用,也失败,因为更多时候shell会产生一个子进程来执行命令,因为shell本身执行会有风险,可能会因为用户的错误操作把自己挂掉,所以使用子进程来执行命令,而这样和刚才的结果是一样的并不会影响到父进程,最后采用了chdir函数,他可以改变当前进程的环境变量中的工作目录(就是专门change dir用的),让父进程来执行,fork出来的子进程会有一份父进程环境变量的拷贝,这就完成了改变目录,并将结果传递了下来

 1 else 2   { 3    //father 4    int status=0; 5    wait(&status); 6    if(status==256) 7    { 8     my_argv[0]+=3; 9     chdir(my_argv[0]);10    }11   }

 

  • 管道符的实现

管道符的实现很简单,平常我们执行命令的时候,都是结果自动输出到电脑屏幕上,这说明一般命令的输出是write在标准输出stdout的,而我们输出命令的参数是通过键盘,这说明命令的输入来源是标准输入stdin,如果我们关闭了,标准输出和标准输入,而是通过一个管道,让结果写进管道,然后让参数从管道中读取(简单的说就是让管道的两段代替标准输入和标准输出),管道符就实现了

 1 void Pipe(char ** my_argv,char *buf) 2 { 3  int fd[2]; 4  pipe(fd); 5  pid_t id2=fork(); 6  if(id2==0) 7  { 8   close(1); 9   dup(fd[1]);10   close(fd[1]);11   close(fd[0]);12   execvp(my_argv[0],my_argv);13  }14  else15  {16   waitpid(id2,NULL,0);17   close(0);18   dup(fd[0]);19   close(fd[0]);20   close(fd[1]);21   BuildCommand(my_argv,buf);22   execvp(my_argv[0],my_argv);23  }