Linux一学就会——编写自己的shell

编写自己的shell

进程程序替换

替换原理

用fork创建子进程后执行的是和父进程相同的程序(但有可能执行不同的代码分支),子进程往往要调用一种exec函数
以执行另一个程序。当进程调用一种exec函数时,该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换,从新程序的启动
例程开始执行。调用exec并不创建新进程,所以调用exec前后该进程的id并未改变。

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替换函数

其实有几种以exec开头的函数,统称exec函数:

#include <unistd.h>
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execle(const char *path, const char *arg, ...,char *const envp[]);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

解释
exec是函数替换的开头，后面跟的都是多加的功能：
l：list的简写，表示参数采用列表。
p：path的简写，就是自动搜索并添加环境变量。可以使用环境变量PATH，无需写全路径。
v：vector的简写，是可以用参数数组。
e：environment的简写，就是环境变量。就是带e都要自己组装环境变量，而且是数组形式传入。

这些函数如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行,不再返回。
如果调用出错则返回-1
所以exec函数只有出错的返回值而没有成功的返回值。
在这里插入图片描述
可变参数
我们刚刚可以看到int execl(const char *path, const char *arg, …);
比如：

int func(int, ... )  {
   .
   .
   .
}
 
int main() {
   func(2, 2, 3);
   func(3, 2, 3, 4);
}

函数 func() 最后一个参数写成省略号，即三个点号（…），省略号之前的那个参数是 int，代表了要传递的可变参数的总数。为了使用这个功能，您需要使用 stdarg.h 头文件，该文件提供了实现可变参数功能的函数和宏。具体步骤如下：
定义一个函数，最后一个参数为省略号，省略号前面可以设置自定义参数。
在函数定义中创建一个 va_list 类型变量，该类型是在 stdarg.h 头文件中定义的。
使用 int 参数和 va_start() 宏来初始化 va_list 变量为一个参数列表。宏 va_start() 是在 stdarg.h 头文件中定义的。
使用 va_arg() 宏和 va_list 变量来访问参数列表中的每个项。
使用宏 va_end() 来清理赋予 va_list 变量的内存。
也就是说可变参数是放在传入参数最后，放在中间必须在输入结束之后再输入一个NULL，而且可变参数和前面放的参数类型一致。
exec调用举例：

#include <unistd.h>
int main()
{
char *const argv[] = {"ps", "-ef", NULL};
char *const envp[] = {"PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", NULL};
execl("/bin/ps", "ps", "-ef", NULL);
// 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径
execlp("ps", "ps", "-ef", NULL);
// 带e的，需要自己组装环境变量
execle("ps", "ps", "-ef", NULL, envp);
execv("/bin/ps", argv);
// 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径
execvp("ps", argv);
// 带e的，需要自己组装环境变量
execve("/bin/ps", argv, envp);
exit(0);
}

事实上,只有execve是真正的系统调用,其它五个函数最终都调用 execve,所以execve在man手册第2节,其它函数在
man手册第3节。这些函数之间的关系如下图所示。

在这里插入图片描述

开始写自己的shell

用下图的时间轴来表示事件的发生次序。其中时间从左向右。shell由标识为sh的方块代表，它随着时间的流逝从左
向右移动。shell从用户读入字符串"ls"。shell建立一个新的进程，然后在那个进程中运行ls程序并等待那个进程结
束。在这里插入图片描述
每当输入一个命令时，bash就会创建一个子进程来实现的要的命令进程，上述就是ls，等待子进程退出，主进程继续等待命令输入和读取命令，再创建子进程等…

第一步创建一个界面然后让他一直死循环

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include  <ctype.h>

#define MAX_CMD 1024
char command[MAX_CMD];
int myshell_face()
{
    memset(command, 0x00, MAX_CMD);
    printf("[Tomshell$]#");
    fflush(stdout);
    if (scanf("%[^\n]%*c", command) == 0)
    {
        getchar();
        return -1;
    }
    return 0;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    while (1) // shell主循环
    {
        myshell_face()；    
    }
    return 0;
}

当然这个界面是可以输入命令的，但是你怎么输入都没用。

接下来是解析你输入的命令了。
把刚刚输入的命令行分析出来，比如遇到空格就会再次push_back命令行数组，当有空格就跳过空格，知道遇到NULL为止。

char **do_parse(char *command)
{
    int argc = 0;
    static char *argv[32];
    char *ptr = command;
    while (*ptr != '\0')
    {
        if (!isspace(*ptr))//如果不是空格就一直读取命令，直到遇到空格
        {
            argv[argc++] = ptr;
            while ((!isspace(*ptr)) && (*ptr) != '\0')//#include  <ctype.h>   isspace检测是否遇到空格
            {
                ptr++;              //如果不是空格就一直读取命令，直到遇到空格
            }
        }
        else
        {
            while (isspace(*ptr))//如果命令前几个是空格就消除空格
            {
                //*ptr = '\0';//这句就不用加了
                ptr++;
            }
        }
    }
    argv[argc] = NULL;
    return argv;
}

解析完之后返回的是命令行参数数组指针

开始创建子进程并且用execvp替换子进程。

int do_exec(char *command)//进程替换函数=》用的就是exec
{
    char **argv = {NULL};
    int pid = fork(); // 一切形式的进程都让子进程去办，子进程就是白手套。
    if (pid == 0)
    {
        argv = do_parse(command);
        if (argv[0] == NULL)
        {
            exit(-1);
        }
        execvp(argv[0], argv); // 进程替换函数，可以添加环境变量p（path），参数格式是数组v（vector）
    }                          // 可以把exec当作call（goto）函数，exit当作return函数。
    else
    {
        waitpid(pid, NULL, 0);
    }
    return 0;
}

这样就可以在子进程实现命令行进程了。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include  <ctype.h>

#define MAX_CMD 1024
char command[MAX_CMD];
int myshell_face()
{
    memset(command, 0x00, MAX_CMD);
    printf("[Tomshell$]#");
    fflush(stdout);
    if (scanf("%[^\n]%*c", command) == 0)
    {
        getchar();
        return -1;
    }
    return 0;
}
char **do_parse(char *command)
{
    int argc = 0;
    static char *argv[32];
    char *ptr = command;
    while (*ptr != '\0')
    {
        if (!isspace(*ptr))//如果不是空格就一直读取命令，直到遇到空格
        {
            argv[argc++] = ptr;
            while ((!isspace(*ptr)) && (*ptr) != '\0')//#include  <ctype.h>   isspace检测是否遇到空格
            {
                ptr++;              //如果不是空格就一直读取命令，直到遇到空格
            }
        }
        else
        {
            while (isspace(*ptr))//如果命令前几个是空格就消除空格
            {
                //*ptr = '\0';//这句就不用加了
                ptr++;
            }
        }
    }
    argv[argc] = NULL;
    return argv;
}
int do_exec(char *command)//进程替换函数=》用的就是exec
{
    char **argv = {NULL};
    int pid = fork(); // 一切形式的进程都让子进程去办，子进程就是白手套。
    if (pid == 0)
    {
        argv = do_parse(command);
        if (argv[0] == NULL)
        {
            exit(-1);
        }
        execvp(argv[0], argv); // 进程替换函数，可以添加环境变量p（path），参数格式是数组v（vector）
    }                          // 可以把exec当作call（goto）函数，exit当作return函数。
    else
    {
        waitpid(pid, NULL, 0);
    }
    return 0;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    while (1) // shell主循环
    {
        if (myshell_face() < 0)
            continue;
        do_exec(command);
    }
    return 0;
}