C实现一个简单Shell
2024-04-22 23:00:45 #C

1. Shell运行的基本逻辑

Shell一般按照如下的步骤运行：等待状态-获取命令行输入-处理-创建子进程-等待子进程运行结束-等待状态。

分别来说：

  1. 获取命令行输入可以使用readline(),scanf()之类的函数。
  2. 处理输入，首先要做的是将输入按照分隔符分开，得到一个二维数组。接着，我们要对获得的命令进行判断，判断其是否为内置命令，如果为内置命令，需要执行我们自己编写函数，如果不是内置命令，就要通过fork()创建一个子进程，在子进程中执行非内置命令，父进程等待子进程的结束。

2. 获取输入

读取输入的函数大概如下，一个字符一个字符读取，方便我们控制对应的行为，比如读取到EOF就直接返回等。

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int ReadLine(char* buffer) {
  int buffer_pivot = 0;

  while(1) {
    if(buffer_pivot == BUFFER_SIZE) {
      printf("The expression is too long to process.\n");
      return ERR_EXPR_TOO_LONG;
    }

    char current_char = getchar();
    if(current_char == '\n') {
      buffer[buffer_pivot++] = '\0';
      break;
    } else if(current_char == EOF){
      return INPUT_EOF;
    } else {
      buffer[buffer_pivot++] = current_char;
    }
  }

  return strlen(buffer);
}

3. 处理输入

使用strtok()函数，可以将字符串根据设定的分隔符，分割成各部分：

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char** ProcessLine(char* command) {
  char** command_tokens = (char**)SafeMalloc(sizeof(char) * BUFFER_SIZE);
  char* token;
  int command_tokens_index = 0;

  token = strtok(command, TOKEN_DELIMITER);
  while(token != NULL) {
    command_tokens[command_tokens_index++] = token;
    token = strtok(NULL, TOKEN_DELIMITER);
  }

  command_tokens[command_tokens_index] = NULL;
  return command_tokens;
}

4. 进程处理

大致如此。之前CSAPP的课设里，执行程序使用的是execve()，用execvp()倒也无所谓，它们的功能都差不多。exec函数族属于”进程替换”的函数族，执行它们不创建新进程，而是将当前进程覆盖掉，执行要执行的程序，这也是我们要创建子进程执行命令的原因。

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int ExecuteCommand(char **token_list) {
  pid_t command_pid;
  int status = 0;
  if(token_list[0] == NULL) {
    return SUCCESS;
  } else {if(strcmp(token_list[0], "cd") == 0) {
      return Command_cd(token_list);
    } else if(strcmp(token_list[0], "exit") == 0) {
      return Command_exit(token_list);
    }
  }
  command_pid = fork();
  if(command_pid == 0) {
    if(execvp(token_list[0], token_list) == -1) {
      perror("Execute Error");
      exit(0);
      return ERR_FAILED_TO_EXEC;
    }
  } else if(command_pid > 0) {
    wait(&status);
  } else {
    perror("Fork Error");
    exit(0);
  }
  free(token_list);
  return SUCCESS;
}
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