预告篇：利用现学知识实现一个shell

先展示部分代码和注释

完整版（不含注释）

1. 了解shell的基本样式

• 首先我们要知道，shell本身就是一个死循环，在不断获取用户的输入，像下面这个样子
  
• 所以接下来我们需要知道的就是实现一个死循环，然后在死循环中写代码
  

2. 打印提示信息

• 我们知道，我们看到的shell界面首先都会先打印出提示信息，比如：[用户名@主机名 当前目录]#
  
  因此，首先我们需要解决提示信息的问题，那么很容易会写出下面代码：
  
  这样的代码的运行结果：
  
  显然这并不是我们想要的结果，那有人就想出了另一种代码：
  
  运行结果：
  
  显然也不是我们想要的结果，那么有人又相出了一种代码
  
  运行结果：
  
  显然也不是我们想要的结果，有人又相出不要换行
  
  运行结果：
  
  这个结果是直接不出来，原因很简单，就是因为打印的内容放在缓冲区中，没有被刷新到外设，因此，我们需要将缓冲区的内容刷新到外设
  
  运行结果：
  
  那么这样就是我们想要的效果

3. 获取用户输入

• 存储命令行
  首先我们知道，用户从键盘输入的命令行本质是一个字符串，因此，首先我们需要一个字符数组来存放这个字符串
  
  这里我们需要注意，我们在这里将数组声明为全局的数组，是因为如果声明为局部的数组的话，那么每次循环就需要重新创建该数组，这样系统的开销就会比较大，降低了系统的效率
• 初始化数组
  
• 获取命令行
  这里我们可以考虑使用函数fgets();
  这个函数的基本介绍：
  
  

从上面的信息，我们可以知道一下几点：

• 这个函数的功能：从一个指定的流拿一个字符串
• 函数的三个参数：第一个参数：存储字符串的数组，第二个参数：获取的最大字符个数，第三个参数：从哪个流获取

从stdin标准输入流（即键盘）中获取内容

接下来我们可以测试一下，我们是否已经成功获取对应字符串

运行结果

显然从上面的结果中，我们发现多出了一个换行符，其实很正常，因为我们在输入命令的时候，最后我们会按下回车，因此，字符串中会多出一个换行，那么我们应该怎么将它清除呢？？

• 清楚命令行中的换行符
  
  我们需要手动将存储数组中的最后一个字符设置为’\0’，代表字符串的结束，我们要知道：strlen(command_line)对应的是数组中最后一个元素的下一个元素，但是我们想要的是最后一个元素的位置，因此应该是将strlen(command_line)-1这个位置的元素改成'\0'，也就是将原来是回车的元素改成了'\0'
  运行结果：
  
  现在我们已经成功获取到用户在键盘中输入的字符串，但是我们知道程序替换函数中的第二个参数通常要么是字符列表，要么是字符数组，字符数组中也是一个个的字符，因此，我们需要将获取到的字符串以空格进行分隔，以便为后续替换函数传参做铺垫

4. 分割字符串

分割字符串我们需要使用C语言中学习到的一个函数strtok()
我们首先来看一下这个函数的使用方法

显然这个函数有两个参数：
第一个参数是要分隔的字符串
第二个参数是分隔符

这个函数在使用的时候需要注意一些点：

• 第一次使用的时候，第一个参数传要分隔的字符串地址，第二个参数传分隔符，这个分隔符一般情况下使用#define定义成宏，后续比较好修改
• 第二次使用起，第一个参数传NULL，第二个参数传分隔符

这样做的原因是**strtok()函数会自动记录第一次是分隔哪个字符串的**，所以就没有必要再传这个字符串地址了
接下来我们需要对command_line中的内容进行分隔，很明显分隔出来的是一个个的字符串，所以，我们需要一个字符指针数组来存放每一个字符串的地址，这个数组中存放的都是指向字符串的字符指针，也就是字符串的地址

分隔字符串
分隔的时候我们需要设置一个分隔符，这里是以空格作为分隔符

这个是分隔字符串的代码，需要注意的是循环部分的代码：这个是利用到strtok()函数的返回值，如果分隔成功会返回分隔出的字符串的地址，分隔失败会返回空指针，因此分隔到最后的时候会返回空指针，循环自动就结束了
下面我们可以测试一下是否真的成功分隔出来，我们可以打印一下command_arg的内容：

运行结果

成功获取到用户输入的命令并做分隔之后我们就需要创建子进程了

5. 创建子进程&等待子进程退出

这个代码比较常规，前面已经写过多次

6. 子进程进行进程程序替换

按照我们在命令行输入的习惯，一一般情况下，我们输入的格式都是先输入运行的命令（程序）的名字，然后后面才是各种选项（执行方法），比如：ls -a -l -i,ls就是程序名，后面的依次是选项，因此，分隔出来的第一个字符串就是要运行的程序的名字，后面的内容是告诉这个程序应该怎么运行（运行方法）
运行结果

到目前为止就算做一个基本的shell，可以执行一些基本的指令，比如：
我们要执行ls -a -l -i这样的命令，运行结果如下

7.给shell设置颜色

当我们使用系统的shell的时候，我们会发现，系统的shell打印出来的一些文件名通常都会带有颜色，而我们的shell打印出来的都是默认没有颜色，那么这是为啥呢？？主要是跟我们执行的指令有关系，比如：我们刚刚执行的ls命令是裸的命令，没有经过任何配置的命令，因此打印出来的结果自然是默认不带颜色的，那么我们可以来观察一些系统的ls命令是怎么样的：

这是系统中的ls，我们会发现系统中通过alias给ls设置了一个别名，alias是用于给命令设置别名的，上面的命令意思是：ls --color=auto等价于ls,后面的–color=auto就是给ls显示出来的文件设置一些颜色，接下来我们也可以给我们自己的shell的ls添加这样的功能，操作方法：
源代码：

实验结果：

8.一些内建命令的学习

（1）. 更改父进程的工作路径

在上面的shell中，如果外面直接运行起来之后在命令对路径进行更改，我们会发现路径不会发生变化，现象如下：

上面的现象：我们多次通过cd ..将路径更改为上级路径，但是结果不是我们想要的那样，其原因如下：
上面这样的代码执行cd命令的是子进程，子进程可以成功将其路径修改，但是我们知道父子进程间是相互独立的，也就是说子进程的路径发生改变并不会影响父进程的路径，而上面的代码中子进程执行完对应的程序之后就自己退出了，后面父进程继续不断创建新的子进程，那么之前修改路径的子进程并不会影响新创建出来的子进程的路径，新创建出来的子进程的路径是继承其父进程的，由于刚刚的操作父进程的路径并不会受到改变，因此创建出来的子进程的路径继续继承其父进程的路径，那么其执行pwd查看当前进程的路径的时候结果就还是父进程的路径，因此我们看到的结果就是路径并没有发生改变
从上面的分析来看，显然我们需要改变的是父进程的路径，也就是我们自己实现的shell的路径而不是子进程的路径，改变子进程的路径没有任何意义，这个时候就需要使用我们的内建命令了，
内建命令：只能是父进程执行的命令就叫内建命令
这里会使用一个内建命令叫chdir,这个命令的作用就是改变工作路径，注意谁修改路径就让谁去调用

所以上面这个例子，我们应该让父进程去调用chdir

• 源代码
  
• 实验结果：
  
  这样才能成功让我们父进程的路径发生变化，从而影响新创建出来的子进程的路径

（2）. 给myshell进程添加环境变量

在上面的代码中，我们使用的程序替换函数是execvp,和环境变量没有任何关系，但是我们知道环境变量具有全局属性，因此子进程的环境变量会默认继承父进程的环境变量，在我们当前的系统中，最大的父进程就是bash进程，我们写的shell是bash的子进程，其中的环境变量会全部继承bash进程的环境变量，因此，我们在我们自己的shell中仍然可以使用或者访问bash进程中的所有环境变量
演示：

• 在当前路径创建一个myenv.c的源文件，并使用environ变量写好文件中的代码
  
• 当前目录存在的文件
  
• 让我们的shell进程的子进程执行myenv文件

显然照样能打印出系统中的环境变量
那么如果我们想要在我们自己的shell进程中新增环境变量可以吗？前面我们学过一种方法，就是使用export可以导出环境变量，现在我们可以在我们的shell中尝试一下

显然程序是执行失败的，那么应该怎么做呢？这个时候需要使用到我们的内建命令了，这个时候使用的是putenv()接口

从上面我们可以知道putenv()的作用就是改变或者新增一个环境变量，当环境变量存在的时候即为改变，不存在的时候即为修改

那么如果我们写出这样的代码

实验结果：

程序会执行失败，这是因为我们导出的环境变量的内容是存放在command_line数组中的，而command_line数组中的内容会不断被覆盖清空，所以会将我们的环境变量内容清空掉导致无法导出环境变量，此时我们需要先将环境变量的内容保存在一个新的数组中，然后我们再将这个新数组中的环境变量内容导出给当前shell进程，代码如下：

运行结果：

可见我们成功将我们的自定义环境变量导出给了当前进程

• 关于上面条件部分的代码？
  我们知道command_arg数组中存放的是一个个的字符串，这些字符串是我们再键盘敲入的命令行分隔出来的，那么在导出环境变量的时候，我们一般都是输入export 环境变量=值，因此，正常情况下，这里的command_arg[0]就是我们输入的export，command_arg[1]就是我们的环境变量=值，如果不是这样，那我们就没必要执行下面的代码了