Linux编写一个极简版本的Shell

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本博客主要内容在Linux环境下，简易实现了一个Shell，顺便讲解和实现了一些内建命令

文章目录

  • Linux编写一个极简版本的Shell
    • ①读取命令行
    • ②父子进程框架
    • ③切割命令行
    • ④子进程借用分割的结果来替换程序
    • ⑤优化：
    • ⑥内建命令(重要)

首先我们观察到：

bash的命令行提示符：[用户名@主机名 当前目录]

[mi@lavm-5wklnbmaja demo1]

image-20231109205329152

所以我们无限循环去打印这个命令行提示符

#include<stdio.h>    
#include<unistd.h>                                                                                                                                            
int main()    
{    
  while(1)    
  {    
    printf("[xupt@my_machine currpath]#");    
    //这里因为我们不能加换行，所以得刷新缓冲区    
    fflush(stdout);    
    sleep(1);    
  }    
    
  return 0;    
}

运行效果：

image-20231109210135984

①读取命令行

接下来我们就要获取命令输入的命令行参数：

我们创建一个字符数组用来专门存放用户输入的命令行

#define MAX 1024  //因为命令行最长支持到1024
char commondstr[MAX] = {0};

我们用fgets来获取命令行

fgets(commondstr, sizeof(commondstr), stdin);

我们测试一下：

结果正常，但是我们的命令重新被打印的时候多打印了一个换行符，因为fgets读取了换行符，并且存储到了commondstr中了.

[mi@lavm-5wklnbmaja demo1]$ ./myshell 
[xupt@my_machine currpath]#ls -a
ls -a

解决方案：

commondstr[strlen(commondstr) - 1] = '\0';//处理fget获取了换行符的问题

运行结果：

image-20231109212142534

②父子进程框架

这个时候我们就需要用到子进程了，因为执行命令行的时候需要用到程序替换，那么如果我们用父进程的话，直接就全崩掉了。

每次输入命令，都把命令交给子进程去执行，而父进程去等待子进程就好了：

    pid_t id = fork();    
    
    assert(id >= 0);    
    (void) id; //和上面的处理原因一样    
    
    if(id == 0)    
    {    
      //child    
    }    
                                                                                                                                                             
    int status = 0;             
    waitpid(id, &status, 0);

在子进程执行之前，我们先要将用户输入进来的命令行进行拆分

③切割命令行

切割的原理很简单，我们只需要把命令行中间的空格变成\0即可。

ls -a -l ----> ls\0-a\0-l;

这个时候我们要引入一个C库提供的函数strtok,它是一个专门用来分隔字符串的函数。

我们需要封装一下这个函数来达到为我们分割命令行的目的：

注意strtok函数第二次切割的时候只需要传入NULL即可。

int split(char* commondstr, char* argv[])    
{    
  assert(commondstr);    
  assert(argv);    
    
  argv[0] = strtok(commondstr, SEP);    
    
  int i = 1;    
  while((argv[i++] = strtok(NULL, SEP)));    
//  {    
//      argv[i] = strtok(NULL, SEP);    
//      if(argv[i] == NULL) break;    
//      i++;    
//  }                                                     
  //表示切割成功    
  return 0;    
}

main函数内部这样去调用分割函数

    int n = split(commondstr, argv);
    //等于0表示切割成功
    if(n != 0) continue;
    //DebugPrint(argv);

我们再设计一个函数来打印我们切割的结果，查看我们切割的结果是否正确：

void DebugPrint(char* argv[])
{
  for(int i = 0; argv[i]; ++i)
  {
    printf("%d : %s\n", i, argv[i]);
  }
}

运行结果：

image-20231109224418103

④子进程借用分割的结果来替换程序

因为我们用split函数将命令行分装到argv字符串指针数组内部了，所以我们只能用带v的加载函数。

另外因为我们不能固定路径，所以我们也只能用带p的。

所以综上：我们的加载函数就选择到了execvp函数：

在子进程内部调用：

    if(id == 0)    
    {    
      //child    
      execvp(argv[0], argv);    
      exit(0);    
    }

那么这时候我们在运行一下：

image-20231109225424556

⑤优化：

我们看到我们在用bash提供的ls的时候，它产生的结果是带有颜色的。

image-20231110135556660

但是我们自己实现的简易Shell是没有颜色的，那么这到底是为什么？

我们which ls查看一下，原来系统在ls后边面追加了一个参数--color==auto;

image-20231110135703672

那么我们也可以对我们的简易Shell进行一些优化让他支持这样的显示：

我们只需要在代码中特判一下即可：

    if(strcmp(argv[0], "ls") == 0)    
    {    
      //先找到末尾    
      int pos  = 0;    
      while(argv[pos]) pos++;    
      //追加color参数    
      argv[pos] = (char*)"--color=auto";    
    
      //安全处理    
      pos++;    
      argv[pos] = NULL;                                                                                                                
    }

运行效果：

image-20231110140325861

⑥内建命令(重要)

（1）内建命令的概念：

—>首先我们先明确一下内建命令/内置命令的概念,就是让我们bash自己执行的命令，我们称之为内建命令/内置命令。

（2）cd命令

当我们在我们的简易Shell中切换目录时：

我们发现不论我们怎么切换目录，结果都是目录没有变化，**原因是我们是在子进程中运行这些命令行的，**进程具有独立性。其实我们切换目录是切换了子进程的目录，但是父进程也就是我们pwd显示的目录却没有任何变化,并且这里其实pwd的也是子进程的当前目录，但是因为子进程在执行完cd命令后，就被exit了。当我们再执行pwd的时候是一个新的子进程在帮我们完成这个命令，因为我们之前cd没有改变父进程的当前目录，那么新创建的子进程的目录也就变成了和父进程一样的，所以看起来我们就是没有改变当前目录一样。

image-20231110140734849

所以这里的cd命令，我们要在父进程中交给一个函数chdir()来让我们的bash来执行:

代码：

    //当我们输入cd命令的时候    
    if(strcmp(argv[0], "cd") == 0)    
    {    
      if(argv[1] != NULL) chdir(argv[1]);                                                                                              
      continue;    
    }

运行结果：

image-20231110142305250

（3）export命令

此外不止我们的cd，包括我们当时去在bash中执行我们的export添加环境变量的时候，实际上是添加到我们的bash内部的，那么如果我们的简易Shell去把这个命令交给我们的子进程去执行了，那么就不太合适了，应该让我们的父进程自行去执行这个命令！

所以我们依旧采用内建命令的方式：

    //当我们输入export命令时    
    if(strcmp(argv[0], "export") == 0)    
    {    
      //我们把这个环境变量存储在我们自己设定的数组内部    
      if(argv[1] != NULL)    
      {    
        strcpy(myenv[env_index], argv[1]);    
        //再将数组内部的环境变量放到父进程的环境变量中    
        putenv(myenv[env_index++]);    
      }    
    }

我们尝试测试一下：

image-20231110151609156

最终我们找到了

image-20231110151622993

但是我们的env打印的好像是子进程的环境变量，这似乎不是我们想要的，我们应该想要的是父进程的环境变量，所以我们再做一下处理：

我们自行实现一个函数去打印我们的环境变量：

    void PrintEnv()
	{
  		extern char **environ;
  		for(int i = 0; environ[i]; ++i)
  		{
    		printf("%d:%s\n",i, environ[i]);
  		}
	}
	//当我们查看环境变量的时候
    if(strcmp(argv[0], "env") == 0)
    {
      PrintEnv();
      continue; 
    }

运行效果：

image-20231110152530084

image-20231110152557349

所以其实我们之前学习的几乎所有的环境变量，相关的命令都是内建命令。

我们在将echo支持成内建命令：

    //当我们echo的时候
    if(strcmp(argv[0], "echo") == 0)
    {
      //先确认一下echo后面第一个跟的是$
      if(argv[1][0] == '$')
      {
        char* env_ret = getenv(argv[1] + 1);                                                                                           
        if(env_ret != NULL)
        {
          printf("%s=%s\n", argv[1] + 1, env_ret);
        }
      }
      
      continue;
    }

运行结果：

image-20231110155212975

既然支持了环境变量的查询，我们再来顺便支持一下进程退出码的支持，也就是我们的echo $?

    //当我们echo的时候    
    if(strcmp(argv[0], "echo") == 0)    
    {    
      //先确认一下echo后面第一个跟的是$                                                                                                
      if(argv[1][0] == '$')    
      {    
        if(argv[1][1] == '?')    
        {    
          printf("%d\n", last_exit);      
          continue;    
        }    
        else    
        {    
          char* env_ret = getenv(argv[1] + 1);    
          if(env_ret != NULL)  printf("%s=%s \n", argv[1] + 1, env_ret);    
        }    
      }  
        
        
    int status = 0;
    pid_t ret  = waitpid(id, &status, 0);
    if(ret > 0)
    {                                                                                                                                  
      last_exit = WEXITSTATUS(status);//last_exit我们放在main函数里但不要放在循环里，他要长期保留。
    }

测试结果：

image-20231110160243796

⑦代码汇总：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>

//因为命令行最长支持到1024
#define MAX 1024
//限制最多切割为64段
#define ARGC 64

#define SEP " "


int split(char* commondstr, char* argv[])                                                           
{
  assert(commondstr);
  assert(argv);

  argv[0] = strtok(commondstr, SEP);
    
  int i = 1;
  while((argv[i++] = strtok(NULL, SEP)));
//  {
//      argv[i] = strtok(NULL, SEP);                                                                                                   
//      if(argv[i] == NULL) break;
//      i++;
//  }

  //表示切割成功
  return 0;
}

void PrintEnv()
{
  extern char **environ;
  for(int i = 0; environ[i]; ++i)
  {
    printf("%d:%s\n",i, environ[i]);
  }
}

void DebugPrint(char* argv[])
{
  for(int i = 0; argv[i]; ++i)
  {                                                                                    
    printf("%d : %s\n", i, argv[i]);
  }
}

int main()
{
  int last_exit = 0; //存储上一个进程的退出码
  int env_index = 0; //环境变量数组的下标
  char myenv[32][64];
  while(1)
  {
    //每次进来都初始化一下
    char commondstr[MAX] = {0};
    char* argv[ARGC] = {NULL};
    printf("[xupt@my_machine currpath]#");
    fflush(stdout);
    //这里因为我们不能加换行，所以得刷新缓冲区
    char* s = fgets(commondstr, sizeof(commondstr), stdin);                                                                            
    
    assert(s);
    (void)s;//保证在release发布的时候，因为assert去掉，而导致s没有被使用过而产生的告警，什么都没做，充当一次使用
    
    commondstr[strlen(commondstr) - 1] = '\0'; //解决了fgets读入换行符的问题
      
    int n = split(commondstr, argv);
    //等于0表示切割成功
    if(n != 0) continue;
    //DebugPrint(argv);
    
    //当我们输入export命令时
    if(strcmp(argv[0], "export") == 0)
    {
      //我们把这个环境变量存储在我们自己设定的数组内部
      if(argv[1] != NULL)
        strcpy(myenv[env_index], argv[1]);                                                                                             
        //再将数组内部的环境变量放到父进程的环境变量中
        putenv(myenv[env_index++]);
      }
    }

    //当我们查看环境变量的时候
    if(strcmp(argv[0], "env") == 0)
    {
      PrintEnv();
      continue; 
    }
    
    //当我们echo的时候
    if(strcmp(argv[0], "echo") == 0)
    {
      //先确认一下echo后面第一个跟的是$
      if(argv[1][0] == '$')
      {                                                                                                                                
        if(argv[1][1] == '?')
        {
          printf("%d\n", last_exit);  
          continue;
        }
        else
        {
          char* env_ret = getenv(argv[1] + 1);
          if(env_ret != NULL)  printf("%s=%s \n", argv[1] + 1, env_ret);
        }
      }
      
      continue;
    }

    //当我们输入cd命令的时候
    if(strcmp(argv[0], "cd") == 0)
    {
      if(argv[1] != NULL) chdir(argv[1]);
      continue;
    }                                                                                                                                  
    
    //当我们输入ls命令的时候
    if(strcmp(argv[0], "ls") == 0)
    {
      //先找到末尾
      int pos  = 0;
      while(argv[pos]) pos++;
      //追加color参数
      argv[pos] = (char*)"--color=auto";

      //安全处理
      pos++;
      argv[pos] = NULL;
    }

    pid_t id = fork();
    assert(id >= 0);
    (void) id; //和上面的处理原因一样

    if(id == 0)                                                                                                                        
    {
      //child
      execvp(argv[0], argv);
      exit(0);
    }

    int status = 0;
    pid_t ret  = waitpid(id, &status, 0);
    if(ret > 0)
    {
      last_exit = WEXITSTATUS(status);
    } 

   // printf("%s\n", commondstr);
  }                         
  return 0;
}

到这本篇博客的内容就到此结束了。
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主流自动化框架 selenium &#xff1a;web端自动化框架 &#xff0c;&#xff08;行业里面最核心的框架&#xff09; appium &#xff1a;手机app端框架 requests &#xff1a;接口测试 selenium 工具类封装 selenium提供了很多方法供我们去完成网页元素的操作&#xff0c; …
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Postman常见报错与解决方法，持续更新~

Postman常见报错与解决方法，持续更新~

postman中文文档 基本操作&#xff1a;从控制台查看请求报错 如果 Postman 无法发送你的请求&#xff0c;或者如果它没有收到你发送请求的 API 的响应&#xff0c;你将收到一条错误消息。此消息将包含问题概述和指向控制台的链接&#xff0c;你可以在其中访问有关请求的详细信…
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六度空间（C++）

六度空间（C++）

目录 题目&#xff1a; 输入、输出格式&#xff1a; 代码&#xff1a; 运行结果&#xff1a; 题目&#xff1a; 输入、输出格式&#xff1a; 代码&#xff1a; #include<iostream> #include<algorithm> using namespace std; int g[10005][10005]; float n…
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抖音小程序开发实战：打造独特品牌体验的代码之旅

抖音小程序开发实战：打造独特品牌体验的代码之旅

抖音小程序的崛起为品牌提供了一个全新的数字化平台&#xff0c;而通过深入的抖音小程序开发&#xff0c;品牌不仅能够提升曝光度&#xff0c;更能打造独特的用户体验。在本文中&#xff0c;我们将深入研究抖音小程序开发的关键技术要点&#xff0c;并通过实际代码演示&#xf…
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拓扑排序软件设计——ToplogicalSort_app（含有源码、需求分析、可行性分析、概要设计、用户使用手册）

拓扑排序软件设计——ToplogicalSort_app（含有源码、需求分析、可行性分析、概要设计、用户使用手册）

拓扑排序软件设计 前言1. 需求分析2. 可行性分析2.1 简介2.2 技术可行性分析2.2.1 技术实现方案2.2.2 开发人员技能要求2.2.3 可行性 2.3 操作可行性分析2.4 结论 3. 项目报告3.1 修订历史记录3.2 软硬件环境3.3 需求分析3.4 详细设计3.4.1 类设计3.4.2 核心流程描述3.4.3 核心…
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部署ruoyi-vue-plus和ruoyi-app

部署ruoyi-vue-plus和ruoyi-app

nginx.conf worker_processes 1;error_log /var/log/nginx/error.log warn; pid /var/run/nginx.pid;events {worker_connections 1024; }http {include mime.types;default_type application/octet-stream;sendfile on;keepalive_timeout 65;# 限制…
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黑客技术（网络安全）-自学

黑客技术（网络安全）-自学

前言 一、什么是网络安全 网络安全可以基于攻击和防御视角来分类&#xff0c;我们经常听到的 “红队”、“渗透测试” 等就是研究攻击技术&#xff0c;而“蓝队”、“安全运营”、“安全运维”则研究防御技术。 无论网络、Web、移动、桌面、云等哪个领域&#xff0c;都有攻与防…
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SPSS二元Logistic回归

SPSS二元Logistic回归

前言&#xff1a; 本专栏参考教材为《SPSS22.0从入门到精通》&#xff0c;由于软件版本原因&#xff0c;部分内容有所改变&#xff0c;为适应软件版本的变化&#xff0c;特此创作此专栏便于大家学习。本专栏使用软件为&#xff1a;SPSS25.0 本专栏所有的数据文件请点击此链接下…
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湖南大学-数据库系统-2018期中考试解析

湖南大学-数据库系统-2018期中考试解析

答案是自己做的&#xff0c;仅供参考。 一、单选题&#xff08;每小题2分&#xff0c;共30分&#xff09; 1、下列关于数据库系统正确的描述是&#xff08; A &#xff09;。 A、数据库系统减少了数据的冗余 B、数据库系统避免了一切冗余 C、数据库系统中数据的一致性是指数据…
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动态规划（5）---Leetcode338.比特位计数

动态规划（5）---Leetcode338.比特位计数

题目 给你一个整数 n &#xff0c;对于 0 < i < n 中的每个 i &#xff0c;计算其二进制表示中 1 的个数 &#xff0c;返回一个长度为 n 1 的数组 ans 作为答案。 分析 通常动态规划的做题顺序&#xff0c;先确定dp数组dp[i],然后确定确定递推公式&#xff0c;再dp数…
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C语言实现写一个函数，求一个字符串的长度，在main函数中输入字符串，并输出其长度

C语言实现写一个函数，求一个字符串的长度，在main函数中输入字符串，并输出其长度

完整代码&#xff1a; // 写一个函数&#xff0c;求一个字符串的长度&#xff0c;在main函数中输入字符串&#xff0c;并输出其长度 #include<stdio.h> //字符串最大长度 #define N 100 int strlen(char *str){int i0;//字符串结尾为‘\0’while (*str!\0){i;//指针移动…
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汽车制动系统技术分析概要

汽车制动系统技术分析概要

目录 1.基本功能概述 2. 基本工作原理分析 2.1 Two-Box系统架构(Bosch_IBooster) 2.2 One-Box系统架构(Bosch_IPB) 2.3 ​​​​​​​ABS技术 2.4 TCS技术 2.5 VDC技术 2.6 EPB技术 2.7 小结 3. 该场景应用发展趋势分析 1.基本功能概述 传统汽车的底盘主要由传动系、…
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