Linux ——shell的模拟实现

用户和操作系统如何沟通交流，操作系统是不信任用户的，所以提供了一系列的系统接口让用户去调用。shell也是一个应用程序，它提供了界面，并且用户可以输入指令就能够和操作系统打交道。本文，实现一个简单的shell，当然我们不实现提供界面呀的一些复杂操作。我们只要求，输入指令，然后执行指令这样的功能。

---

（1） 我们知道shell执行完一个指令后，会立马刷新出，然后还能输入指令，所以我们先实现一个不断循环输出的my_shell。

#include
int main()
{
  while(1)
  {
    // 打印提示符
    printf("[who@myhostname mydir]#");
    fflush(stdout);    
  }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

(2) 获取指令
指令是一个字符串，我们默认其长度为128，这个可以利用宏定义，也方便以后修改。利用fgets(),可以获取指令，注意我们获取的指令中含有’\n’，所以我们要去掉末尾的’\n’。

#include
#include
#include
#include
#define NUM 128
int main()
{
  char command[NUM];
  while(1)
  {
    //清理s中的数据
    command[0]=0;
    //打印提示框
    printf("[who@myhostname mydir]#");
    fflush(stdout);
    //获取指令字符串
    fgets(command,NUM,stdin);
    command[strlen(command)-1]='\0';
     }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

(3) 解析指令
我们获取到了指令，还得解析指令，我们必须拿到这个字符串数组中的每一个字符串。
比如： ls -a -l，存放到了字符串数组中，我们需要把每个字符串，都单拎出来。变成：‘ls’,‘-a’,‘-l’。
所以会用到strtok()这个字符串分解函数，命令行上字符串是以’ '分开的。分解命令字符串后，保存到一个新的指针数组中。指针数组的大小可以定义宏为64。

#include
#include
#include
#include
#define NUM 128
#define comd_NUM 64
int main()
{
  char command[NUM];
  while(1)
  {
    char * arv[comd_NUM]={NULL};
    s[0]=0;
    // 
    printf("[who@myhostname mydir]#");
    fflush(stdout);
    //
    fgets(command,NUM,stdin);
    command[strlen(command)-1]='\0';
    //分解字符串，保存到arv中
    const char* tal=" ";
    arv[0]=strtok(command,tal);
    int i=1;
    while(arv[i]=strtok(NULL,tal))
    {
       i++;
    }
     }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

(4) 执行指令
指令我们已经取出来了，接下来就应该是执行命令，我们创建一个子进程去执行指令，父进程等待子进程，拿出退出信息。这里用到了进程替换以及进程等待，不懂得小伙伴，可以看我之前写的博客。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define NUM 128
#define CMD_NUM 64

int main()
{
    char command[NUM];
    while(1)
    {
        char *argv[CMD_NUM] = { NULL };
        //1. 打印提示符
        command[0] = 0; //用这种方式，可以做到O(1)时间复杂度，清空字符串
        printf("[who@myhostname mydir]# ");
        fflush(stdout);
        //2. 获取命令字符串
        fgets(command, NUM, stdin);
        command[strlen(command) - 1] = '\0'; //"ls\n\0"
        //printf("echo: %s\n", command);

        //"ls -a -b -c\0";
        //3. 解析命令字符串, char *argv[];
        //strtok();
        const char *sep = " ";
        argv[0] = strtok(command, sep);
        int i = 1;
        while(argv[i] = strtok(NULL, sep)){
            i++;
        }
        }

        //4. 执行第三方命令
        if(fork() == 0){
            //child
            execvp(argv[0], argv);
            exit(1);
        }

        int status = 0;
        waitpid(-1, &status, 0);
        printf("exit code: %d\n", (status >> 8)&0xFF);
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47

现在我们来看看运行效果：

但是还有一个问题没有解决：
我们来运行一些 cd指令。

可以看到，路径并没有回退，这是什么原因？我们得指令一直用的是子进程来执行，回退路径应该是父进程去执行，需要父进程执行的命令为内键命令，比如:cd。
所以我们需要在加一个判断，是否为”cd“指令。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define NUM 128
#define CMD_NUM 64

int main()
{
    char command[NUM];
    for( ; ; ){
        char *argv[CMD_NUM] = { NULL };
        //1. 打印提示符
        command[0] = 0; //用这种方式，可以做到O(1)时间复杂度，清空字符串
        printf("[who@myhostname mydir]# ");
        fflush(stdout);
        //2. 获取命令字符串
        fgets(command, NUM, stdin);
        command[strlen(command) - 1] = '\0'; //"ls\n\0"
        //printf("echo: %s\n", command);

        //"ls -a -b -c\0";
        //3. 解析命令字符串, char *argv[];
        //strtok();
        const char *sep = " ";
        argv[0] = strtok(command, sep);
        int i = 1;
        while(argv[i] = strtok(NULL, sep)){
            i++;
        }

        //4.检测命令是否是需要shell本身执行的，内建命令
           if(strcmp(argv[0], "cd") == 0){
           if(argv[1] != NULL) 
           chdir(argv[1]);
            continue;
        }

        //5. 执行第三方命令
        if(fork() == 0){
            //child
            execvp(argv[0], argv);
            exit(1);
        }

        int status = 0;
        waitpid(-1, &status, 0);
        printf("exit code: %d\n", (status >> 8)&0xFF);

    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53

chdir(),是更改路径的函数。

---

以上就是我们shell的模拟实现