送给大家一句话：
不管前方的路有多苦，只要走的方向正确，不管多么崎岖不平，都比站在原地更接近幸福。 —— 宫崎骏《千与千寻》
1 前言
前几篇文章，我们学习进程的相关知识：进程概念，进程替换，进程控制。熟悉了进程到底是个什么事情，接下来我们来做一个实践，来运用我们所学的相关知识。这个项目就是手搓一个shell模块，模拟实现Xshell中的命令行输入。
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：
然后shell读取新的一行输入，建立一个新的进程，在这个进程中运行程序 并等待这个进程结束。
所以要写一个shell，需要循环以下过程:
- 获取命令行
- 解析命令行
- 建立一个子进程（fork），防止打扰主程序的运行
- 替换子进程（execvp），来执行对应功能。
- 父进程等待子进程退出（wait）
根据这些思路，和我们前面的学的技术，就可以自己来实现一个shell了
2 项目实现
为了保证项目文件的优雅美观，我们按照功能来书写不同函数：
- 创建自己的命令行
- 获取命令
- 分割命令
- 创建进程执行命令
2.1 创建命令行
该模块我们需要实现类似：
获取这些信息大家应该都知道吧！通过对环境变量我们就可以获取到这些信息。使用getenv()函数就可以完成操作。
#include<stdio.h>
2 #include<sys/types.h>
3 #include<sys/wait.h>
4 #include<stdlib.h>
5 #include<unistd.h>
6 #include<string.h>
7 //大小宏
8 #define SIZE 256
9 //获取用户名
10 const char* GetUsername()
11 {
12 const char* name = getenv("USER");
13 if(name == NULL) return "NONE";
14 return name;
15 }
16 //获取机器信息
17 const char* GetHostName()
18 {
19 const char* hostname = getenv("HOSTNAME");
20 return hostname;
21 }
22 //获取当前目录
23 const char* GetCwd()
24 {
25 const char* cwd = getenv("PWD");
26 if(cwd == NULL) return "NONE";
27 return cwd;
28 }
29
30 void MakeCommandLineAndPrint()
31 { //设置命令行字符串
32 char line[SIZE];
33 const char* username = GetUsername();
34 const char* hostname = GetHostName();
35 const char* cwd = GetCwd();
//将获取的三个数据写入命令行中
36 sprintf(line,"[%s@%s %s]> ",username,hostname,cwd);
37 printf("%s",line);
38 fflush(stdout);//为了将命令行刷新出来
39 }
40
41 int main()
42 {
43 //创建我们自己的命令行
44 MakeCommandLineAndPrint();
45 int a = 0; scanf("%d",&a); //阻断一下方便查看
46 return 0;
47 }
这里使用的sprintf()函数是向流中写入格式化信息的好工具。这一段函数大家都可以看明白，就是获取三个变量，然后通过Line数组进行中转，然后打印出来。来看效果：
这时候发现，我们的所在目录全部都别打印出来了，我们可以进行一下优化：
#define SkipPath(p) do{ p += strlen(p)-1 ;while(*p != '/') p--; p++; }while(0);
通过这个宏定义就可以只保留最后的目录。这里之所以不使用函数，是因为使用函数会涉及二级指针，会比较复杂！！！
来看效果：
这样就非常完美了！！！
2.2 获取命令
这个模块可以说是非常关键的一步了，只有正确获取了对应命令，我们才好打开新进程来执行命令。
#define ZERO '\0'
45 int GetUserCommand(char* command,int n)
46 {
47 if(command == NULL) return -1;
48 fgets(command,n,stdin);
49 command[strlen(command) - 1] = ZERO;
50 return strlen(command);
51 }
这样我们就可以获取命令行输入的字符串了。
2.3 分割命令
获取命令之后，我们还需要对输入的一串命令来进行分割，来保证我们可以正常执行命令
12 #define SEP " "
...
14 //全局命令 方便操作
15 char* gArgv[NUM];
...
58 void SplitCommand(char command[] , size_t n)
59 {
60 (void)n;
61 gArgv[0] = strtok(command,SEP);
62 int index = 1;
63 // done, 故意写成=,表示先赋值，在判断. 分割之后，strtok会返回NULL，刚好让gArgv最后一个元素是NULL, 并且while判断结束
64 while((gArgv[index++] = strtok(NULL,SEP)));
65 }
我们使用来strtok()函数：
char *strtok(char *str, const char *delim)
- str—要被分解的字符串
- delim—用作分隔符的字符（可以是一个，也可以是集合）在这里我们使用宏定义SEP（ 代表 “ ” ）
-
第一次调用strtok()，传入的参数str是要被分割的字符串{aaa - bbb -ccc}，而成功后返回的是第一个子字符串{aaa}；
-
第二次调用strtok的时候，传入的参数应该为NULL，这样使该函数默认使用上一次未分割完的字符串继续分割 ，就从上一次分割的位置作为本次分割的起始位置，直到分割结束。（strtok内部会记录相应信息）
这样就成功分割命令，来看效果：
我们的准备工作做完了，接下来就可以进行最终的操作：创建新进程来执行命令！
2.4 运行命令
运行命令就要使用：
- 创建子进程
- 进程替换
这两个加在一起就有了非常牛批的力量，究极POWER！。
68 //执行命令
69 void ExecuteCommand()
70 {//创建子进程
71 pid_t id = fork();
72 if(id == 0)
73 { //进程替换
74 execvp(gArgv[0],gArgv);
75 exit(errno);
76 }
77 else
78 {
79 int status = 0;
80 pid_t rid = waitpid(id,&status,0);//进程等待
81 if(rid > 0)
82 { //如果错误打印错误信息
83 int lastcode = WEXITSTATUS(status);
84 if(lastcode != 0) printf("%s:%s:%d\n",gArgv[0],strerror(lastcode),lastcode);
85 }
86 }
87 }
前面已经做好大部分工作了，执行命令这一步就很简单了。来看效果：
这样就完成了绝大部分的代码编写。我们在加上一个while循环，让命令行一直运行试试:
这样就实现了shell的大部分功能，但是还是有一些功能没有做到：比如我们运行cd等内建命令时，会无法运行，所以我要加上特殊情况来保证内建命令可以执行！！！文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-851014.html
90 char* GetHome()
91 {
92 char* home = getenv("HOME");
93 return home;
94 }
95
96 char cwd[SIZE];
97
98 void cd()
99 {
100 const char* path = gArgv[1];
101 if(path == NULL) path = GetHome();
102 chdir(path);
103
104 char temp[SIZE];
105 getcwd(temp,sizeof(temp));
106 snprintf(cwd,sizeof(cwd),"PWD=%s",temp);
107 putenv(cwd);
108 }
109
110 //检查是否为内建命令 并单独执行
111 bool CheckBuildin()
112 {
113 bool yes = false;
114 //if语句判断即可，内建命令是有限的
115 if(strcmp(gArgv[0],"cd") == 0)
116 {
117 cd();
118 yes = true;
119 }
120 return yes;
121 }
123 int main()
124 {
125 int quit = 0;
126
127 while(!quit)
128 {
129
130 //创建我们自己的命令行
131 MakeCommandLineAndPrint();
132
133 //获取命令行信息
134 char usercommand[SIZE];
135 int n = GetUserCommand(usercommand,sizeof(usercommand));
136 if(n <= 0) return 1;
137
138 //分割命令行信息
139 SplitCommand(usercommand, sizeof(usercommand));
140
141 bool judge = CheckBuildin();
142 if(judge) continue;
143
144 //执行命令
145 ExecuteCommand();
146 }
147
148
149 return 0;
150 }
这样把内建命令单独进行运行就可以了，我这里只写了一个cd命令。来看效果：
这样就完成了我们的自主shell编写！！！文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-851014.html
3 源代码
#include<stdio.h>
2 #include<sys/types.h>
3 #include<sys/wait.h>
4 #include<stdlib.h>
5 #include<unistd.h>
6 #include<string.h>
7 #include<errno.h>
8 #include<stdbool.h>
9
10 #define SIZE 256
11 #define SkipPath(p) do{ p += strlen(p)-1 ;while(*p != '/') p--; }while(0);
12 #define ZERO '\0'
13 #define NUM 32
14 #define SEP " "
15
16 //命令
17 char* gArgv[NUM];
18 int lastcode = 0;
19 char cwd[SIZE];
20
21 const char* GetUsername()
22 {
23 const char* name = getenv("USER");
24 if(name == NULL) return "NONE";
25 return name;
26 }
27
28 const char* GetHostName()
29 {
30 const char* hostname = getenv("HOSTNAME");
31 return hostname;
32 }
33
34 const char* GetCwd()
35 {
36 const char* cwd = getenv("PWD");
37 if(cwd == NULL) return "NONE";
38 return cwd;
39 }
40
41 void MakeCommandLineAndPrint()
42 {
43 char line[SIZE];
44 const char* username = GetUsername();
45 const char* hostname = GetHostName();
46 const char* cwd = GetCwd();
47 SkipPath(cwd);
48 sprintf(line,"[%s@%s %s]> ",username,hostname,strlen(cwd) == 1?"/":cwd + 1);
49 printf("%s",line);
50 fflush(stdout);
51 }
52
53 int GetUserCommand(char command[] ,size_t n)
54 {
55 char* s = fgets(command,n,stdin);
56 if(s == NULL) return -1;
57 command[strlen(command) - 1] = ZERO;
58 return strlen(command);
59 }
60
61 void SplitCommand(char command[] , size_t n)
62 {
63 (void)n;
64 gArgv[0] = strtok(command,SEP);
65 int index = 1;
66 // done, 故意写成=,表示先赋值，在判断. 分割之后，strtok会返回NULL，刚好让gArgv最后一个元素是NULL, 并且while判断结束
67 while((gArgv[index++] = strtok(NULL,SEP)));
68 }
69
70 //执行命令
71 void ExecuteCommand()
72 {
73 pid_t id = fork();
74 if(id == 0)
75 {
76 execvp(gArgv[0],gArgv);
77 exit(errno);
78 }
79 else
80 {
81 int status = 0;
82 pid_t rid = waitpid(id,&status,0);
83 if(rid > 0)
84 {
85 lastcode = WEXITSTATUS(status);
86 if(lastcode != 0) printf("%s:%s:%d\n",gArgv[0],strerror(lastcode),lastcode);
87 }
88 }
89 }
90
91 char* GetHome()
92 {
93 char* home = getenv("HOME");
94 return home;
95 }
96
97
98 void cd()
99 {
100 const char* path = gArgv[1];
101 if(path == NULL) path = GetHome();
102 chdir(path);
103
104 char temp[SIZE];
105 getcwd(temp,sizeof(temp));
106 snprintf(cwd,sizeof(cwd),"PWD=%s",temp);
107 putenv(cwd);
108 }
109
110 //检查是否为内建命令 并单独执行
111 bool CheckBuildin()
112 {
113 bool yes = false;
114 //if语句判断即可，内建命令是有限的
115 if(strcmp(gArgv[0],"cd") == 0)
116 {
117 cd();
118 yes = true;
119 }
120 return yes;
121 }
122
123 int main()
124 {
125 int quit = 0;
126
127 while(!quit)
128 {
129
130 //创建我们自己的命令行
131 MakeCommandLineAndPrint();
132
133 //获取命令行信息
134 char usercommand[SIZE];
135 int n = GetUserCommand(usercommand,sizeof(usercommand));
136 if(n <= 0) return 1;
137
138 //分割命令行信息
139 SplitCommand(usercommand, sizeof(usercommand));
140
141 bool judge = CheckBuildin();
142 if(judge) continue;
143
144 //执行命令
145 ExecuteCommand();
146 }
147
148
149 return 0;
150 }
Thanks♪(･ω･)ﾉ谢谢阅读！！！
下一篇文章见！！！
到了这里，关于【Linux】进程实践项目 —— 自主shell编写的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
![[Linux]进程控制精讲,简单实现一个shell](https://imgs.yssmx.com/Uploads/2024/02/426166-1.png)
