myShell:Linux Shell 的简单实现

这是之前写的博客，那时因为内容涉及学校正在上的课程的作业，经同学提醒，删除了，现在恢复，供有需要的同学参考。

实验目的

综合利用进程控制的相关知识，结合对shell功能的和进程间通信手段的认知，编写简易shell程序，加深操作系统的进程控制和shell接口的认识。

实验内容

• 可以使用Linux或其它Unix类操作系统；
• 全面实践进程控制、进程间通信的手段；
• 编写简易shell程序。
  
  1. 尝试自行设计一个C语言小程序，完成最基本的shell角色：给出命令行提示符、能够逐次接受命令；对于命令分成三种，内部命令（例如help命令、exit命令等）、外部命令（常见的ls、cp等，以及其他磁盘上的可执行程序HelloWrold等）以及无效命令（不是上述三种命令）。
  2. 参考“综合预备（3）”中的4.1.1小节内容将上述shell进行扩展，使得你编写的shell程序具有支持管道的功能，也就是说你的shell中输入“dir || more”能够执行dir命令并将其输出通过管道将其输入传送给more作为标准输入。
  3. 可以将步骤1和2直接合并完成。
  4. 设计标准的参考。1）提示符最低标准是固定字符串。提升标准是使用含当前路径的信息为提示符。2）接受命令的最低标准是一次接受一个命令就推出shell程序，提升标准是在shell内部循环读取和执行命令。

实验步骤与结果

shell的基本功能分析

Shell是用户和系统内核之间的一个接口程序，shell可以较好地保护系统内核免受非法操作的破坏，也能让用户能方便地完成自己的任务。它是一个命令解释command-language interpreter，我们提交的每条命令都会通过shell的解释，然后再提交给内核执行。

当我们如图1一样，启动一个终端时，会打印出“用户@主机:~$”的提示符，这是由bash打印的，bash是shell的一种，我们可以手动指定自己要使用的shell。

shell包含内部命令和外部命令，比如打印目录的pwd命令就是一个内部命令，而压缩文件时用的tar命令则是一个外部命令。对于用户来讲，内部命令和外部命令使用起来并没有差别，当然我们也并不关心这条命令究竟是外部命令还是内部命令。

对于Shell来说，当用户需要执行一条命令时，它会先看看这条命令是否为内部命令，如果不是，再去环境变量$PATH中去找一下这是不是一个可执行的程序，如果都不是，shell会返回错误，提示没找到这条命令：

图3展示了几个shell内部命令，echo用来指定的字符串；cd 用来切换目录；help用来输出帮助信息。

shell外部命令包括linux提供的一些使用的命令，比如ls，grep等，和我们自行安装的一些软件。

预计实现的功能

• 命令提示符：如图1一样，输出命令提示符（并设置对应的颜色）；
• 常用外部命令：ls，cp，cat；
• 可执行程序运行支持：允许通过./helloworld 这样的方式来执行可执行程序
• 常用内部命令：help,echo,cd,exit
• 无效命令提示：如图2一样提示未找到命令

设计及实现过程

shell我们一直都在用，其实很容易直观地想到它的运行机制就是：

按照图4的运行流程，我们可以设计出我们自己的shell程序的大致框架:

while(TRUE){
print_prompt();
get_command();
if command valid
deal_command();
else
    print_error();
}

图5中的shell框架来自《现代操作系统》一书，和我们刚开始自己想的框架没有太大差别，说明我们的大体思路是没有问题的。只是我们的框架太“抽象”了些，没有多少指导意义，而这里则比较清楚地展示了shell执行中需要fork命令子进程，以及调用exec族函数来执行命令等细节。

图6展示了我们正在使用的shell版本，本实验中模仿的shell将以bash为标准。

根据搜索的资料，为了达到较好的命令交互效果，我们需要使用一个开源的库，realine。
从官网下载源码，解压后进入readline所在目录，使用./configure进行必要的配置，然后make，再make install，我们就完成了readline库的配置工作。