linux入门——“实操‘自定义shell’”

引入

在学习了进程之后，我自己写了一个非常简单的自定义shell 用来巩固一下自己学到的知识 。

        先来看一看shell：

        显式地信息有用户名，主机名，冒号和当前的路径加上$符号，那么就可以在显示的时候先显示这部分内容：

 void ShellShowMess()
 {
      getcwd(path,sizeof(path));
      char* p = nullptr; 
 
      p = FindLastPath(path);
  
      gethostname(hostname,sizeof(hostname));
      std::printf("%s@%s:%s$ ",getenv("USER"),hostname,p);    
  }

                  这里，getcwd是直接获取当前进程的工作路径。gethostname是用来得到主机名，它是一个系统调用，用man手册是可以在第二章查到：

        FindLastPath是我自己写的函数，用来找到该路径的最后一个目录：

 //找到最后一个目录
char* FindLastPath(char* pa)
{

    char* p = pa;
    p = p + strlen(p) - 1;
     while(1)
   {
        if(*p != '/')
        {
           p--;
        }
        else
        {
            p+=1;
             break;
          }
      }
 
    return p;
}
  

        该段代码编译运行之后的效果是这样的：

        现在已经初见雏形了，然而这还不够，我们是需要他能像真正的shell一样可以执行命令的。

        于是，现在就需要得到和解析命令。

 void GetCmd()
 {   
      argc = 0;
      fgets(cmd,sizeof(cmd),stdin);
      cmd[strlen(cmd)-1] = '\0';  
      cmdbuff[argc++] = strtok(cmd," ");
      while((bool)(cmdbuff[argc++] = strtok(nullptr," ")));
      argc--;
      
     int i = 0;
  }

             这里使用fgets来从标准输入中的到字符串，为什么不用scanf或者std::cin呢？原因是这两个函数是把空格作为输入的两个字符串的分隔符，而我们的命令是带有空格的，所以我们直接从标准输入拿字符串。

        由于直接从标准输入中拿取字符串，所以这个字符串的最后一个字符是回车，所以需要进行一次特殊处理。

        strtok是C标准库的字符串处理函数，用于将指定的字符替换为'\0'，第一次调用的时候先替换，然后再返回替换后的字符的前边的字符串，例如“hello world”，，我要把空格进行替换，那么第一次就会把空格替换为'\0'，再返回Hello的指针，第二次只需把NULL传入转换的字符处，就会自动处理上一次的字符串。当没有处理的处理的分隔符（在这里是空格），就会直接返回最后一个字符指针，当没有字符串进行处理的时候（这里是Hello World），就会返回空指针。

        我在这里将空格替换为'\0'，用来分割命令的参数。其中第一个肯定是命令，后续的肯定是参数，于是我们用另外一个数组cmdbuff去存储每个字符串的指针。这样就拿到了命令和它的选项参数。

        接下来就是命令的执行了：

 void Excute()
 {
     //创建子进程并执行命令
     pid_t id = fork();
     if(id == 0)
     {
         execvp(cmdbuff[0],cmdbuff); 
         _exit(1);
     }
 
     pid_t ret = waitpid(id,NULL,0);
     if(ret < 0)
         std::perror("waitpid");
 }

        因为我们不能影响到我们的父进程（这里使用了execvp来进行程序的替换，程序的替换是为了将该程序替换为其他程序来执行，并且程序的替换并不会创建新进程），所以在这里使用创建子进程来执行我们输入的命令，这里的程序替换的函数我们使用execvp，原因是第一个参数就是一个字符串（这里是命令），第二个参数可以传入字符的指针数组（这里是命令选项）。而exec系列的函数用同样可以在man手册里查到（以下是库函数）：

        而execve是系统调用：

        可见库函数是在系统调用的基础上进行了封装。

        当子进程执行完毕后，为了防止执行和父进程一样的代码，这里需要使用_exit(1)来终止子进程（不用exit(1)的原因是exit(1)会刷新缓冲区，这样增加了一些不确定性，例如刷新出不必要的内容）。最后使用waitpid()来获取进程的结束状态，避免僵尸进程的产生。

        以下来看代码效果：

        1.使用ls命令：

        2.使用pwd命令：

        3.使用cd命令：

        哎？为什么cd命令不起作用呢？

        在linux里，cd是属于内建命令（上边的pwd也是），因为pwd指数打印当前路径（子进程继承父进程的环境变量），而cd是改变当前进程的工作路径，但是我们的命令是在子进程里执行的，那么改变的也是子进程的路径，但是我们显示的是父进程路径，所以是需要改变父进程的路径，于是乎，这里可以写一个函数用来执行内建命令：

 void BuiltInCmd()
 {
     std::string s = cmdbuff[0];
     if(s == "cd")
     {                                                                                                                                   
         chdir(cmdbuff[1]);
     }
 }

        这个函数就是用来检查是否是内建命令。而if后还可以增加需要的内建命令，在这里我只写一个cd的命令。
        内建命令的判断应该执行在非内建命令之前，保证逻辑的清晰：