手把手带你写一个微型Shell

Love The Way You Lie 2022-05-28 10:12 163阅读 0赞

> PS：更新的这个版本支持重定向功能。
> 
> 首先，我们来理理思路。主要的思路就是用当前进程（我们写的shell程序）创建一个子进程，然后让exec函数族中的函数用我们指定的进程映像（我们在终端输入的命令就是调用相应的进程）替换掉子进程的进程映像，子进程执行完毕后，用wait函数来接收子进程（避免产生僵尸进程），然后这个过程循环起来，就实现了一个连续的命令解释程序（my\_shell)。我画一个图，方便大家理解这个过程。

![流程图][70]

**以上就是我们的思路了，下面我们来开始写代码吧。。。**

*  首先，我们把main函数的代码写一下，为了能够让代码清楚一点，我把复杂的代码单独拿出来讲解

int main( void )
    {
        char infor[1024]={
       0};//用来接收我们输入的命令
        while(1)
        {
            printf("my@localhost:>>>");
            scanf("%[^\n]%*c",infor);
            m_Inplement(infor);//调用底层执行命令的函数
        }
    }

**printf(“my@localhost:>>>”);**

> 这句代码printf中你可以随意输出，只要你愿意，甚至还可以和原来的终端提示符一模一样

**scanf(“%\[^\\n\]%\*c”,infor);**

> 这个算是scanf的高级用法了吧。。。\[\]内部是说第一个%只接受\[\]内部的格式输入，**^\\n**的意思是接收换行符以前的所有输入，输入到infor中，**%\*c**的意思是最后再接收一个字符，也就是前面遗留下来的换行符，为什么要有一个星号呢？这是说接收并且丢弃掉这个字符，因为我们不需要将换行符放到数组infor中去。

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*  然后我们来实现执行命令的函数 m\_Inplement()

void m_Inplement(char *infor)
    {
        int argc=0;
        int *argv[8];
        int state=0;
        int i=0;
        for(;infor[i] != 0; i++)
        {
            if(!isspace(infor[i]) && state ==0)
            {
                argv[argc++]=infor+i;
                state=0;
            }
            else if(isspace(infor[i]))
            {
                infor[i]=0;
                state=0;
            }
        }
        argv[argc]=NULL;
        do_shell(argc,argv);
    }

m\_Inplement()函数主要做了两件事，第一件事，解析从终端输入的字符，并将之放到类似于main函数第二个参数的锯齿数组中，以便后面对命令进行操作。

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**那么首先，我们来看第一件事**  
**1.字符串解析的思路：** 采用有限状态机的思想，我们在这里定义存放终端字符的数组的两种状态，一种是处于无效字符，我们用**state=0**来表示这种状态；一种是处于有效字符，我们要对其字符进行解析和存放，我们用**state=1**来表示这种状态。  
\- 如果当前字符不为空白符，并且上一种状态是0，那么我们就进入字符解析模式

*  如果当前字符为空白符，那么当前就处于无效模式

**2.代码解析：**（以下将存放终端字符的数组称为缓冲数组，将存放命令的数组称为命令行数组）

**int \*argv\[8\];**

> 这里我们就实现一个简易的方案，指定每次输入的命令最多只能是八个，真正的shell这里是可以无限输入的

**isspace()**

> 这个函数用来判断当前字符是否为空白符，是则返回1，否则返回0.包含在头文件< string.h>下

**argv\[argc++\]=infor + i;**

> 将缓冲数组中的当前命令的起始地址存放到命令数组的指定位置，然后让argc++（argc是命令的个数），这行代码也可以这样写：argv\[argc++\]=&infor\[i\];

**argv\[argc\]=NULL;**

> 出了上面的那个循环，说明命令已经全部放到了命令数组，然后让命令数组以NULL结尾

**do\_shell(argc,argv);**

> 最后让最底层的执行命令的函数去执行终端指定的命令即可(argc是命令的个数,argv是命令）

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> **注意：这个函数我在写的时候犯了一个很严重的低级错误，就是在定义state和argc变量的时候没有初始化，导致后面一直没有出现预知的效果！**

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*  最后来写指do\_shell()函数

这里支持重定向功能，那么重定向功能是怎么实现的呢？首先你得了解`dup2()`这d个函数

函数原型：  
`int dup2(int oldfd, int newfd);`  
参数：  
第一个参数是旧的文件描述符，也就是需要替换的文件描述符；  
第二个参数是新的文件描述符。

函数说明：

void do_shell(int argc,char *argv[]）
    {
        pid_t pid =fork();//创建一个子进程
        if(pid == -1)//创建失败的情况处理
        {
            perror("fork");
            exit(1);
        }
        else if(pid == 0)//如果是子进程
        {
            int tag = 0;
            int i = 0;
            for(; argv[i] != NULL; i++)
            {
                if(strcmp(">", argv[i]) == 0)
                {
                    tag = 1;
                    break;
                }
                argv[i] = NULL;
                int newfd;
                if(tag)
                {
                    if(NULL == argv[i + 1];
                    {
                        printf("commend error!\n");
                        exit(1);
                    }
                    close(1);
                    int fd = open(argv[i + 1],O_WRONLY | O_CREAT,644);
                    newfd = dup2(1, fd);
                }
                execvp(argv[0], argv);
                if(tag)
                {
                    close(1);
                    dup2(newfd, 1);
                }
                exit(1);
            }
        }
        else 
            wait(NULL);
    }

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> 到这里这个简易版的shell就写好了，是不是很简单呢？  
> 这里还有一个小问题，这个my\_shell怎么退出呢？**exit**? 是不是发现这样不能退出？  
> 当然不能，因为真正的shell可以处理内置命令和外置命令，而我们写的这个只能简单的处理外置命令，并没有做内置命令的处理，所以这个my\_shell只能用**ctrl + c**的方式来结束这个进程。  
> 最后我在加一段代码，内置一条**exit**命令来结束my\_shell，也顺便做一个内置命令的实例：

//用下面这段代码替换掉上面的main函数
    #include<string.h>//main函数中添加代码要用到的头文件
    int main( void )
    {
        char infor[1024]={
       0};
        while(1)
        {
            printf("my@localhost:>>>");
            scanf("%[^\n]%*c",infor);
            if(strncmp(infor,"exit",4) == 0)
                exit(0);
            m_Inplement(infor);
        }
    }

> PS：这是作者的脑力劳动成果，转载请注明出处：  
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