shell的模拟实现 ─── linux第16课

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第一版只能维护命令行参数表+创建子进程, 执行非内建命令

第一版的执行结果:

 第二版能维护命令行参数表+执行cd命令 ,判断了是否是自建命令(mysell自己执行自建命令,可以对环境变量发生改变),子进程执行其他命令.

第二版执行结果:

第三版 模拟真实shell从系统文件中获取环境变量,维护命令行参数表+维护环境变量表(execvpe)

第三版运行结果:

---

在shell的命令行中输入命令,会有两种执行命令的途径

1.         shell自己执行
2.         shell创建子进程(fork ,exit ,waitpid,exec) ,子进程去执行

• shell自己执行的命令是自建命令(bulit command)
• 子进程执行的是非自建命令

第一版只能维护命令行参数表+创建子进程, 执行非内建命令

        我们先创建了命令行提示符 ,获取了命令行的内容,维护了命令行参数表,创建了子进程进行命令的执行

​1 #include<iostream>2 #include<cstdio>3 #include<stdlib.h>4 #include<cstring>5 #include<string>6 #include<unistd.h>7 #include<sys/types.h>8 #include<sys/wait.h>9 10 using namespace std;11 const int charsize =1024;//命令行提示符的大小12 const int gargvnum =64;//命令行参数列表的大小13 14 //全局的15 char* gargv[gargvnum];16 int gargc;17 18 19 int lastcode = 0;20 21 string GetUsrName()22 {23     string name =getenv("USER");24     return name.empty()?  "None" : name;25 }26 string GetHostName()27 {28     string name =getenv("HOSTNAME");29     return name.empty()?  "None" : name;30 }31 string GetPwd()32 {33     string name =getenv("PWD");34     return name.empty()?  "None" : name;35 }36 string MakeCommandLine()37 {  //[root@hcss-ecs-1f3a lesson17]#  38     char CommandLine[charsize];39     snprintf(CommandLine ,charsize,"[%s@%s %s]# ",\40         GetUsrName().c_str(),GetHostName().c_str(),GetPwd().c_str());41     return CommandLine;42 }43 void PrintCommandLine()//1.打印命令行提示符44 {45     printf("%s",MakeCommandLine().c_str());46     fflush(stdout);47 }48 49 50 bool GetCommand(char Command_buff[] ,int size)//2.获取命令51 {52     //将命令输出到字符数组中53     //ls -a -l -n54     char*result =fgets(Command_buff,size,stdin);55     if(!result)56     {57         return false;58     }59     Command_buff[strlen(Command_buff)-1]= 0;//fgets会将回车(\n)也输入,将回车置零60     if(strlen(Command_buff) == 0) return false;//命令行就输入了回车,strlen遇0(\0)会停下来61     return true;62 }63 64  void ParseCommand(char Command_buff[] ,int size)//3.分析命令65 {66     memset(gargv ,0,sizeof(gargv));67     gargc=0;68     const char* SEP =" ";69     gargv[gargc++] = strtok(Command_buff ,SEP);//strtok 会在字符串中查找分隔符，并将分隔符替换为 \0，从而将字符串分割成多个70     while((bool)(gargv[gargc++] = strtok(nullptr,SEP)));//strtok后续使用要用nullptr代替元字符串71     gargc--;72 }73 74 void debug()75 {76     printf("argc: %d\n", gargc);77     for(int i = 0; gargv[i]; i++)78     {79         printf("argv[%d]: %s\n", i, gargv[i]);80     }81 }85 bool ExecuteCommand()//4.执行命令86 {87     pid_t id =fork();88     if(id ==0)89     {//子进程90         int ret =execvp(gargv[0],gargv);91         if(ret ==-1) cout<<"子进程出错\n"<<endl;92         exit(1);93     }94     int status =0;95     pid_t rid =waitpid(id,&status ,0);96     if(rid >0)97     {98         if(WIFEXITED(status))99         {
100            lastcode=WEXITSTATUS(status);
101         }
102         else lastcode =100;
103         return true;
104     }
105     return false;
106 
107 }
108 
109 int main()
110 {
111     char Command_buff[charsize];
112     while(true)
113     {
114         PrintCommandLine();//1.打印命令行提示符
115 
116         if(!GetCommand(Command_buff,charsize))//2.获取命令
117         {
118             continue;
119         }
120         ParseCommand(Command_buff ,charsize);//3.分析命令
121         //debug();
122         ExecuteCommand();//4.执行命令
123     }
124     return 0;
125 }​

第一版的执行结果:

• 第一版在执行cd ..时,是改变了子进程的cwd,子进程执行完又退了,无法影响下面的进程,cd.. 不能让子进程执行.
• 所以cd .. 或cd / 是自建命令 ,需要shell自己执行,以便可以影响到下面的进程(例如在/ 目录下创建文件)

 第二版能维护命令行参数表+执行cd命令 ,判断了是否是自建命令(mysell自己执行自建命令,可以对环境变量发生改变),子进程执行其他命令.

在执行创建子进程前判断,命令是否是内建命令(是否是cd 命令),是否要创建子进程.

getpwd不再是从环境变量中拿,从pcb中拿(因为pcb中是实时的),拿完更新环境变量(命令行提示符每次运行都会刷新,借此来维护cd 后的环境变量).

    #include<iostream>2 #include<cstdio>3 #include<stdlib.h>4 #include<cstring>5 #include<string>6 #include<unistd.h>7 #include<sys/types.h>8 #include<sys/wait.h>9 10 using namespace std;11 const int charsize =1024;12 const int gargvnum =64;14 //全局的15 char* gargv[gargvnum];16 int gargc;17 19 20 21 //全局的当前shell的工作路径(定义到全局不会被销毁)22 char pwd[charsize];23 char pwdenv[charsize];24 25 int lastcode = 0;26 27 string GetUsrName()28 {29     string name =getenv("USER");30     return name.empty()?  "None" : name;31 }32 string GetHostName()33 {34     string name =getenv("HOSTNAME");35     return name.empty()?  "None" : name;36 }string GetPwd()38 {39     //string name =getenv("PWD");40     //return name.empty()?  "None" : name;41 42 43     //从pcb中直接拿pwd44     if(nullptr ==  getcwd(pwd,sizeof(pwd))) return "None";45     //拿到后还需要更新环境变量中的pwd46     snprintf(pwdenv,sizeof(pwdenv),"PWD=%s",pwd);47     putenv(pwdenv);48     return pwd;49 50 51 }52 string MakeCommandLine()53 {  //[root@hcss-ecs-1f3a lesson17]#  54     char CommandLine[charsize];55     snprintf(CommandLine ,charsize,"[%s@%s %s]# ",\56         GetUsrName().c_str(),GetHostName().c_str(),GetPwd().c_str());57     return CommandLine;58 }59 void PrintCommandLine()//1.打印命令行提示符60 {61     printf("%s",MakeCommandLine().c_str());62     fflush(stdout);63 }64 65 66 bool GetCommand(char Command_buff[] ,int size)//2.获取命令67 {68     //将命令输出到字符数组中69     //ls -a -l -n70     char*result =fgets(Command_buff,size,stdin);71     if(!result)72     {73         return false;74     }75     Command_buff[strlen(Command_buff)-1]= 0;//fgets会将回车(\n)也输入76     if(strlen(Command_buff) == 0) return false;//strlen遇0(\0)会停下来77     return true;78 }80  void ParseCommand(char Command_buff[] ,int size)//3.分析命令81 {82     memset(gargv ,0,sizeof(gargv));83     gargc=0;84     const char* SEP =" ";85     gargv[gargc++] = strtok(Command_buff ,SEP);//strtok 会在字符串中查找分隔符，并将分隔符替换为 \0，从而将字符串分割成多个86     while((bool)(gargv[gargc++] = strtok(nullptr,SEP)));//strtok后续使用要用nullptr代替元字符串87     gargc--;88 }89 90 void debug()91 {92     printf("argc: %d\n", gargc);93     for(int i = 0; gargv[i]; i++)94     {95         printf("argv[%d]: %s\n", i, gargv[i]);96     }97 }98 99 
100 
101 bool ExecuteCommand()//4.执行命令
102 {
103     pid_t id =fork();
104     if(id ==0)
105     {//子进程
106         int ret =execvp(gargv[0],gargv);
107         if(ret ==-1) cout<<"子进程出错\n"<<endl;
108         exit(1);
109     }
110     int status =0;
111     pid_t rid =waitpid(id,&status ,0);
112     if(rid >0)
113     {
114         if(WIFEXITED(status))
115         {
116            lastcode=WEXITSTATUS(status);
117         }
118         else lastcode =100;
119         return true;
120     }return false;
122 
123 }
124 
125 //内建命令的执行(调用函数,改变状态)
126 bool CheckandExecBuiltCommand()
127 {   //使用穷举法找内建命令
128     if(0 == strcmp(gargv[0],"cd"))
129     {
130         if(gargc == 2)
131         {
132             chdir(gargv[1]);
133         }
134         return true;
135     }
136     return false;
137 
138 }
139 
140 int main()
141 {
142     char Command_buff[charsize];
143     while(true)
144     {
145         PrintCommandLine();//1.打印命令行提示符
146 
147         if(!GetCommand(Command_buff,charsize))//2.获取命令
148         {
149             continue;
150         }
151         ParseCommand(Command_buff ,charsize);//3.分析命令
152         //debug();
153         //判断是否是内建命令,shell自己执行
154         if(CheckandExecBuiltCommand())//是内建命令并执行
155         {
156             continue;
157         }
158         //不是内建命令,创建子进程执行
159         ExecuteCommand();//4.执行命令
160     }
161     return 0;
162 }

第二版执行结果:

第三版 模拟真实shell从系统文件中获取环境变量,维护命令行参数表+维护环境变量表(execvpe)

• myshell前面的两版都是从系统shell中获取的环境变量表
• 实际上,系统shell开启时,是从系统文件中获取环境变量表,但是这个过程涉及shell脚本(比较难搞,意义不大),
• 所以我们用将系统shell的环境变量表手动拷贝到myshell中的过程来模拟系统shell开启时,是从系统文件中获取环境变量表

• 要让myshell执行的子进程的环境变量与myshell一致(不与系统shell一致)使用execvpe
• 系统的shell维护了两张表(命令行参数表+环境变量表)

第三版拷贝了环境变量表,维护了环境变量表(execvpe),增加了内置命令(export  echo env)

设置了退出码(lastcode)

第三版运行结果:

#include<iostream>2 #include<cstdio>3 #include<stdlib.h>4 #include<cstring>5 #include<string>6 #include<unistd.h>7 #include<sys/types.h>8 #include<sys/wait.h>9 10 using namespace std;11 const int charsize =1024;12 const int gargvnum =64;13 const int envnum =64;14 //全局的15 char* gargv[gargvnum];16 int gargc;17 18 char* genv[envnum];19 20 21 //全局的当前shell的工作路径(定义到全局不会被销毁)22 char pwd[charsize];23 char pwdenv[charsize];24 25 //全局的进程返回码26 int lastcode = 0;27 28 string GetUsrName()29 {30     string name =getenv("USER");31     return name.empty()?  "None" : name;32 }33 string GetHostName()34 {35     string name =getenv("HOSTNAME");36     return name.empty()?  "None" : name;37 }
string GetPwd()39 {40     //string name =getenv("PWD");41     //return name.empty()?  "None" : name;42 43 44     //从pcb中直接拿pwd45     if(nullptr ==  getcwd(pwd,sizeof(pwd))) return "None";46     //拿到后还需要更新环境变量中的pwd47     snprintf(pwdenv,sizeof(pwdenv),"PWD=%s",pwd);48     putenv(pwdenv);49     return pwd;50 51 52 }53 string MakeCommandLine()54 {  //[root@hcss-ecs-1f3a lesson17]#  55     char CommandLine[charsize];56     snprintf(CommandLine ,charsize,"[%s@%s %s]# ",\57         GetUsrName().c_str(),GetHostName().c_str(),GetPwd().c_str());58     return CommandLine;59 }60 void PrintCommandLine()//1.打印命令行提示符61 {62     printf("%s",MakeCommandLine().c_str());63     fflush(stdout);64 }
bool GetCommand(char Command_buff[] ,int size)//2.获取命令68 {69     //将命令输出到字符数组中70     //ls -a -l -n71     char*result =fgets(Command_buff,size,stdin);72     if(!result)73     {74         return false;75     }76     Command_buff[strlen(Command_buff)-1]= 0;//fgets会将回车(\n)也输入77     if(strlen(Command_buff) == 0) return false;//strlen遇0(\0)会停下来78     return true;79 }80 81  void ParseCommand(char Command_buff[] ,int size)//3.分析命令82 {83     memset(gargv ,0,sizeof(gargv));84     gargc=0;85     const char* SEP =" ";86     gargv[gargc++] = strtok(Command_buff ,SEP);//strtok 会在字符串中查找分隔符，并将分隔符替换为 \0，从而将字符串分割成多个87     while((bool)(gargv[gargc++] = strtok(nullptr,SEP)));//strtok后续使用要用nullptr代替元字符串88     gargc--;89 }90 91 void debug()92 {93     printf("argc: %d\n", gargc);94     for(int i = 0; gargv[i]; i++)95     {96         printf("argv[%d]: %s\n", i, gargv[i]);97     }98 }
bool ExecuteCommand()//4.执行命令
103 {
104     pid_t id =fork();
105     if(id ==0)
106     {//子进程
107         int ret =execvpe(gargv[0],gargv,genv);
108         if(ret ==-1) cout<<"子进程出错\n"<<endl;
109         exit(1);
110     }
111     int status =0;
112     pid_t rid =waitpid(id,&status ,0);
113     if(rid >0)
114     {
115         if(WIFEXITED(status))//子进程正常的返回
116         {
117            lastcode=WEXITSTATUS(status);
118         }
119         else lastcode = 100;//子进程异常
120         return true;
121     }
122     return false;
123 
124 }
125 
126 void AddEnv(char* item)
127 {
128     int index =0;
129     while(genv[index])
130     {
131         index++;
132     }
133     genv[index]=(char*)malloc(strlen(item)+1);
134     strncpy(genv[index] ,item,strlen(item)+1);
135     genv[++index]= nullptr;
136 }
//内建命令的执行(调用函数,改变状态)
138 bool CheckandExecBuiltCommand()
139 {   //使用穷举法找内建命令
140     if(0 == strcmp(gargv[0],"cd"))
141     {
142         if(gargc == 2)
143         {
144             chdir(gargv[1]);
145             lastcode= 0;
146         }
147         else
148         {
149             lastcode=1;
150         }
151         return true;
152     }
153     else if(0 ==strcmp(gargv[0] ,"export"))
154     {
155         if(gargc ==2)
156         {
157              AddEnv(gargv[1]);
158             lastcode = 0;
159         }
160         else
161         {
162             lastcode= 1;
163         }
164         return true;
165     }
166     else if(0 == strcmp(gargv[0],"env"))
167     {
168         for(int i=0 ;genv[i];i++)
169         {
170             printf("%s\n",genv[i]);
171 
172         }
173         lastcode =0;
174         return true;
175     }
176     else if(0 ==strcmp(gargv[0] ,"echo"))
177     {
178         if(gargc ==2)
179         {
180             //echo $?
181             //echo $PATH
182             //echo hello
183             if(gargv[1][0] == '$')
184             {
185                  if(gargv[1][1] == '?')
186                  {
187                     printf("%d\n",lastcode);
188                     lastcode =0;
189                  }
190             }
191             else
192             {
193                 printf("%s\n",gargv[1]);
194                 lastcode =0;
195             }
196         }
197         else
198         {
199             lastcode=1;
200         }
201         return true;
202 
203     }
204     return false;
205 
206 }
207 
208 // 作为一个shell，获取环境变量应该从系统的配置来
209 //  我们今天就直接从父shell中获取环境变量   
210 void IniEnv()
211 {
212     extern char** environ;
213     int index=0;
214     while(environ[index])
215     {
216         genv[index]=(char*)malloc(strlen(environ[index])+1);//strlen不含\0
217         strncpy(genv[index],environ[index],strlen(environ[index])+1);
218         index++;
219     }
220     genv[index]= nullptr;
221 
222 }
223 
224 int main()
225 {
226     IniEnv();
227     char Command_buff[charsize];
228     while(true)
229     {
230         PrintCommandLine();//1.打印命令行提示符
231 
232         if(!GetCommand(Command_buff,charsize))//2.获取命令
233         {
234             continue;
235         }
236         ParseCommand(Command_buff ,charsize);//3.分析命令
237         //debug();
238         //判断是否是内建命令,shell自己执行
239         if(CheckandExecBuiltCommand())//是内建命令并执行
240         {
241             continue;
242         }
243         //不是内建命令,创建子进程执行
244         ExecuteCommand();//4.执行命令
245     }
246     return 0;
247 }