Shell lab CSAPP（深入理解计算机系统）

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前言

这个lab可以说是我投入最认真的的一个。
前提是要把pdf所有的内容都熟读标注，把书上相应内容反复看几遍。按照书上的例子敲进去，在参照其他博客改改，就能基本满足lab的要求。

lab原始代码链接：
http://csapp.cs.cmu.edu/3e/shlab-handout.tar
lab的pdf链接：
http://csapp.cs.cmu.edu/3e/shlab.pdf

一、作业解释和要求

这个Lab主要要求实现一个最简单的Unix shell程序（貌似是tinyshell）
需要在原有框架下实现：

• eval：主程序，用于分析、解释命令行
• builtin_cmd：识别、解释 bulit-in 命令：如quit，fg，bg 和jobs
• do_bgfg：执行 bg 和 fg 这些bulit-in命令
• waitfg：等待前台程序（foreground job）完成
• sigchld_handler：获取 SIGCHILD 信号
• sigint_handler：获取 SIGINT（ctrl-c）信号
• sigtstp_handler：获取SIGTSTP（ctrl-z） 信号

Unix Shells的大致介绍

Shell是一个交互的命令行解释器，并且其在用户面前运行程序。一个shell反复地打印提示，等待stdin的命令行（command line），随后按照命令行执行相应的操作。
命令行是一个以空格分隔的ASCII文本单词序列。命令行中的第一个单词是内置命令的名称或可执行文件的路径名。剩下的单词是命令行参数。如果第一个单词是内置命令，shell会立即在当前进程中执行该命令。否则，该字被假定为可执行程序的路径名。在这种情况下，shell会fork一个子进程，然后在该子进程的上下文中加载并运行该程序。由于解释单个命令行而创建的子进程统称为作业。通常，一个作业可以由多个通过Unix管道连接的子进程组成。

例如输入命令行：

tsh> jobs

这使得 shell 执行 built-in 中的 jobs 指令。
输入命令行：

tsh> /bin/ls -l -d

使得在前台运行ls程序。按照约定，shell确保当程序开始执行它的主例程时

int main(int argc, char *argv[])

其中 args 和 argv 参数有如下的值：

argc == 3
argv[0] == ‘‘/bin/ls’’
argv[1]== ‘‘-l’’
argv[2]== ‘‘-d’’

或者，键入命令行：

tsh> /bin/ls -l -d 

使得ls程序运行在后台。

Shell支持作业控制（jobs contorl）的概念，它允许用户在后台和前台之间来回移动作业，并更改作业中进程的状态(运行、停止或终止)。键入 ctrl-c 将导致一个 SIGINT 信号传递给前台作业中的每个进程。SIGINT 的默认操作是终止进程。类似地，键入 ctrl-z 将导致向前台作业中的每个进程发送 SIGTSTP 信号。SIGTSTP的默认操作是将进程置于停止状态，直到被接收方唤醒为止。比如：

• jobs：列出正在运行和已停止的后台任务
• bg：将已停止的后台作业更改为正在运行的后台作业。
• fg：将已停止或正在运行的后台作业更改为正在前台运行的作业。
• kill：杀死一个作业（进程）

二、代码

0. main主程序

/*
 * main - The shell's main routine 
 */
int main(int argc, char **argv) 
{
   
   
    char c;
    char cmdline[MAXLINE];
    int emit_prompt = 1; /* emit prompt (default) */

    /* Redirect stderr to stdout (so that driver will get all output
     * on the pipe connected to stdout) */
    dup2(1, 2);

    /* Parse the command line */
    while ((c = getopt(argc, argv, "hvp")) != EOF) {
   
   
        switch (c) {
   
   
        case 'h':             /* print help message */
            usage();
	    break;
        case 'v':             /* emit additional diagnostic info */
            verbose = 1;
	    break;
        case 'p':             /* don't print a prompt */
            emit_prompt = 0;  /* handy for automatic testing */
	    break;
	default:
            usage();
	}
    }

    /* Install the signal handlers */

    /* These are the ones you will need to implement */
    Signal(SIGINT,  sigint_handler);   /* ctrl-c */
    Signal(SIGTSTP, sigtstp_handler);  /* ctrl-z */
    Signal(SIGCHLD, sigchld_handler);  /* Terminated or stopped child */

    /* This one provides a clean way to kill the shell */
    Signal(SIGQUIT, sigquit_handler); 

    /* Initialize the job list */
    initjobs(jobs);

    /* Execute the shell's read/eval loop */
    while (1) {
   
   

	/* Read command line */
	if (emit_prompt) {
   
   
	    printf("%s", prompt);
	    fflush(stdout);
	}
	if ((fgets(cmdline, MAXLINE, stdin) == NULL) && ferror(stdin))
	    app_error("fgets error");
	if (feof(stdin)) {
   
    /* End of file (ctrl-d) */
	    fflush(stdout);
	    exit(0);
	}

	/* Evaluate the command line