【Linux】自定义简易shell
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在学习完 Linux 进程控制之后，我们就可以用已有的知识来自己实现一个简易的 shell程序。
1. 实现思路
仔细留意我们在 shell 中输入命令时，在每一行的最开始会打印这么一串信息：
其中包含了：用户名、主机名、当前路径。这三个信息实际上分别对应的是环境变量的：USER、HOSTNAME、PWD。这就说明我们在实现自己的 shell 时需要获取这三个环境变量并打印。
接着，在打印这一串信息后，光标就会卡在当前行的末尾：
这是在等在用户输入信息，因此我们还需要获取用户输入的信息，在用户输入信息之前光标卡死不动，这里我们可以用 fgets 接口来帮助我们实现。
随后，在我们输入完一串信息后，shell程序并不会直接退出，而是继续重复上面的过程：打印命令行提示符：用户名、主机名、当前路径；等待用户输入信息。
因此我们可以把上面的过程写成一个死循环，只要程序不退出，就一直运行。
最后当用户输入完命令后，我们就要执行用户所输入的命令，这里就用到了我们 进程控制 中所学的 程序替换 。
综上，我们实现 shell 的大体思路就出来了，后面还有很多细节我们实现时作优化。
2. 实现代码
2.1 输出命令行提示符
输出命令行提示符：用户名、主机名、当前路径
snprintf：
第一个参数：要写入的空间的地址
第二个参数：写入的格式，类似 printf：%d %s 等格式
最后的 ...：可变参数，第二个参数中需要的参数格式及个数是什么这里就传什么
实现代码参考：
2.2 获取用户输入信息
使用 fgets 获取用户输入信息：
获取用户输入信息就这一个函数，非常简单，但是我们光获取到了用户输入的信息还没法用于后面的执行：因为当前获取到的只是一串字符串 如："ls -a -l"。我们需要对这个字符串进行解析操作，将 "ls" "-a" "-l" 全部剥离出来。
参考实现代码：
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;
#define FORMAT "%s@%s %s # "
//命令行提示符
const char* GetUserName()
{
const char* un = getenv("USER");
return un == nullptr ? "None" : un;
}
const char* GetHostName()
{
const char* hn = getenv("HOSTNAME");
return hn == nullptr ? "None" : hn;
}
const char* GetPwd()
{
const char* pwd = getenv("PWD");
return pwd == nullptr ? "None" : pwd;
}
//输出命令行提示符
void CmdPrompt()
{
char prompt[GETSIZE];
snprintf(prompt,sizeof(prompt),FORMAT,GetUserName(),GetHostName()，GetPwd()));
printf("%s",prompt);
}
下面就是解析用户输入信息。
2.3 解析用户输入命令
我们使用 strtok 函数来帮助我们解析：
第一个参数：需要解析的字符串
第二个参数：解析的格式，比如：传 "/"，则会以 "/" 作为分隔符，将字符串一个个拆分
因为我们解析完后需要执行解析后的命令，因此我们这里将解析出来的一个个字符串放入一个新的数组中：argv。看到这个名称相信你就能够恍然大悟：这不就是参数表吗？同时我们还需要一个参数表示 argv 中的参数个数：argc。看到这个名称也会让你再次恍然大悟。
以空格为分隔符，将用户输入信息拆分存入 argv 中，argc 表示的就是参数个数。最后 argc-- 是因为我们最后还写入了一个 nullptr，这也会算进参数中，因此我们需要 --。因为 argc 是全局变量，因此为了保证我们每次输入命令能够正确拆分，每次调用都将 argc 置为0。
参考实现代码：
#define MAXSIZE 128
char* argv[MAXSIZE]
int argc = 0;
//解析用户输入的命令
void ParseCommand(char* command)
{
#define SEP " "
argc = 0;
argv[argc++] = strtok(command,SEP);
while(argv[argc++] = strtok(nullptr,SEP));
argc--;
}
2.4 执行用户输入命令
这里就要用到我们 进程控制 中学的 exec 系列函数，来进行进程替换。但是这里我们不能直接替换当前进程，我们创建一个子进程，让子进程执行进程替换，替换子进程不影响父进程。
参考实现代码：
pid_t id = fork();
if(id==0)
{
execvp(argv[0],argv);
exit(1);
}
pid_t pid = waitpid(-1,nullptr,0);2.5 小优化（可写可不写）
实现完前面的功能，我们的自定义简易shell就已经成型了，不过还有个小问题：我们在 输出命令行提示符 里输出当前路径时直接用的是 PWD，这会直接输出当前路径，非常长，而系统的 shell 输出的只是当前目录，因此我们这里可以对路径的打印做个小优化。
参考实现代码：
//优化命令行路径
string OptimizePrompt(const char* pwd)
{
#define SLASH "/"
string s = pwd;
if(s==SLASH) return "/";
auto pos = s.rfind(SLASH);
if(pos==string::npos) return "BUG?";
return s.substr(pos+1);
}
//输出命令行提示符
void CmdPrompt()
{
char prompt[GETSIZE];
snprintf(prompt,sizeof(prompt),FORMAT,GetUserName(),GetHostName(),OptimizePrompt(GetPwd()).c_str());
printf("%s",prompt);
}
3. 实现源码
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;
#define GETSIZE 1024
#define FORMAT "%s@%s %s # "
#define MAXSIZE 128
char* argv[MAXSIZE];
int argc = 0;
//输出命令行提示符
const char* GetUserName()
{
const char* un = getenv("USER");
return un==nullptr?"None":un;
}
const char* GetHostName()
{
const char* hn = getenv("HOSTNAME");
return hn==nullptr?"None":hn;
}
const char* GetPwd()
{
const char* pwd = getenv("PWD");
return pwd==nullptr?"None":pwd;
}
//优化命令行路径
string OptimizePrompt(const char* pwd)
{
#define SLASH "/"
string s = pwd;
if(s==SLASH) return "/";
auto pos = s.rfind(SLASH);
if(pos==string::npos) return "BUG?";
return s.substr(pos+1);
}
//输出命令行提示符
void CmdPrompt()
{
char prompt[GETSIZE];
snprintf(prompt,sizeof(prompt),FORMAT,GetUserName(),GetHostName(),OptimizePrompt(GetPwd()).c_str());
printf("%s",prompt);
}
//获取用户输入的命令
bool GetCommand(char* command,int size)
{
char* ret = fgets(command,size,stdin);
if(!ret) return false;
command[strlen(command)-1] = 0;
if(!strlen(command)) return false;
return true;
}
//解析用户输入的命令
void ParseCommand(char* command)
{
#define SEP " "
argc = 0;
argv[argc++] = strtok(command,SEP);
while(argv[argc++] = strtok(nullptr,SEP));
argc--;
}
int main()
{
while(1)
{
//1. 输出命令行提示符
CmdPrompt();
//2. 获取用户输入命令
char command[GETSIZE];
if(!GetCommand(command,sizeof(command)))
continue;
//3. 解析用户命令
ParseCommand(command);
//DeBugPC();
//4. 执行用户命令
pid_t id = fork();
if(id==0)
{
execvp(argv[0],argv);
exit(1);
}
pid_t pid = waitpid(-1,nullptr,0);
}
return 0;
}
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