Linux--實現一個簡易的Shell（可以獲取命令提示符，支援管道）
Shell的實現過程
1.從標準輸入獲取命令列；
2.對使用者輸入的命令列進行解析，解析出要執行的指令和引數；
3.建立一個子程序；
4.子程序進行程式替換，父程序等待；
5.當子程序執行完畢，父程序從wait中返回，繼續下一次迴圈。
shell命令提示符
（1）一般的shell輸入命令之前都會有命令提示符：
[root@localhost 程序替換]#
root為使用者名稱，localhost為主機名，後面跟著的是當前目錄的相對路徑；
（2）所以在自己的Shell裡面也可以輸出這個命令提示符：
①獲取使用者名稱
getpwuid根據傳入的使用者ID,返回指向passwd的結構體,該結構體初始化了裡面的所有成員.使用者的ID通過getuid( )函式獲得。
//passwd結構體
struct passwd
{
char *pw_name; /* 使用者名稱*/
char *pw_passwd; /* 密碼.*/
__uid_t pw_uid; /* 使用者ID.*/
__gid_t pw_gid; /*組ID.*/
char *pw_gecos; /*真實名*/
char *pw_dir; /* 主目錄.*/
char *pw_shell; /*使用的shell*/
};用於獲取使用者名稱：
struct passwd *pwd ②獲取主機名：（通過gethostname函式）
//獲得主機名
char hostname[100] ={0};
gethostname(hostname,sizeof(hostname)); //hostname裡面存放的就是主機名
③獲取相對路徑
getcwd( )函式用於獲取當前目錄的絕對路徑，但是shell裡命令提示符的後面是相對路徑，路徑使用/進行分隔，所以最後一個/後面的內容為相對路徑。
//char * strtok ( char * str, const char * delimiters ); Parse函式用於路徑的切分，將路徑按照”/”進行切分，將切分後的結果儲存在字串陣列output裡面。
void Parse(char* input, char* output[])//用於將路徑進行切分，最後一個/後面為當前路徑
{
char* p = strtok(input,"/");
int i = 0;
while(p!= NULL)
{
output[i++] = p;
p=strtok(NULL,"/");
}
}
main函式中獲取相對路徑的有關程式碼：
char path[100] = {0};
getcwd(path,sizeof(path)); //getcwd獲得的是絕對路徑(path裡面存放的是絕對路徑)
char* path2[100] = {0};
Parse(path,path2); //Parse函式用於切分路徑，將路徑按照"/"進行切分
char* path3 = NULL; //path裡面為絕對路徑，將path按照/進行分割，分割的結果儲存在path2裡面,path3裡面儲存最後一個字串，即相對路>徑
int i = 0;
while(path2[i] !=NULL)
{
path3= path2[i];
i++;
}
從標準輸入獲取命令
定義一個buf陣列用於存放輸入的指令（指令是字串的形式）；
在main函式中編寫如下程式碼，用於獲取命令列：
char buf[1024] = {0};
fgets(buf);對使用者輸入的命令列進行解析
通過ParseArg函式對指令按照空格進行切分，將切分出來的單獨的字串放入output數組裡面。（切分用到字串處理函式strtok）
void ParseArg(char* input, char* output[]) //用於對輸入的命令進行切分
{
char* p = strtok(input," ");
int output_size = 0;
while(p != NULL)
{
output[output_size++] = p;
p = strtok(NULL," ");
}
output[output_size] = NULL;
}在main函式中編寫如下程式碼：
//解析字串，解析出指令和引數
char* argv[100] = {};
ParseArg(buf,argv); //ParseArg函式用於對命令列進行切分，buf存放從標準輸入獲取的指令，argv存放解析出來的命令引數建立一個子程序，子程序進行程式替換，父程序等待
用Exec函式進行封裝，Exec函式裡面建立一個子程序，子程序進行程式替換，父程序進行等待（父程序不關心子程序的退出狀態，所以可以採用wait(NULL)）
void Exec(char* argv[]) //建立子程序執行程序程式替換
{
pid_t pid = fork();
if(pid == -1)
{
perror("fork()");
}
else if(pid == 0)
{
//child
execvp(argv[0],argv);
//execvp失敗會執行下面的語句
perror("execvp()");
exit(0);
}
else
{
//parent
wait(NULL);
}
Shell簡易版
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<wait.h>
#include<string.h>
#include<pwd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netdb.h>
void Parse(char* input, char* output[])//用於將路徑進行切分，最後一個/後面為當前路徑
{
char* p = strtok(input,"/");
int i = 0;
while(p!= NULL)
{
output[i++] = p;
p=strtok(NULL,"/");
}
}
void ParseArg(char* input, char* output[]) //用於對輸入的命令進行切分
{
char* p = strtok(input," ");
int output_size = 0;
while(p != NULL)
{
output[output_size++] = p;
p = strtok(NULL," ");
}
output[output_size] = NULL;
}
void Exec(char* argv[]) //建立子程序執行程序程式替換
{
pid_t pid = fork();
if(pid == -1)
{
perror("fork()");
}
else if(pid == 0)
{
execvp(argv[0],argv);
//execvp失敗會執行下面的語句
perror("execvp()");
exit(0);
}
else
{
//parent
wait(NULL);
}
}
int main()
{
while(1)
{
//首先顯示shell提示
//通過getuid獲得使用者的id,然後通過getpwuid通過使用者的id查詢使用者的passwd資料來獲取系統登入的使用者名稱
//獲得當前路徑
char path[100] = {0};
getcwd(path,sizeof(path)); //getcwd獲得的是絕對路徑(path裡面存放的是絕對路徑)
char* path2[100] = {0};
Parse(path,path2);
char* path3 = NULL; //path裡面為絕對路徑，將path按照/進行分割，分割的結果儲存在path2裡面,path3裡面儲存最後一個字串，即相對路>徑
int i = 0;
while(path2[i] !=NULL)
{
path3= path2[i];
i++;
}
struct passwd *pwd;
pwd = getpwuid(getuid());
//獲得主機名
char hostname[100] ={0};
gethostname(hostname,sizeof(hostname));
printf("[%[email protected]%s %s MyShell]",pwd->pw_name,hostname,path3);
fflush(stdout);
//從標準輸入讀取字串
char buf[1024] = {0};
gets(buf);
//解析字串，解析出指令和引數
char* argv[100] = {};
ParseArg(buf,argv);
//子程序執行exec函式，將這個過程封裝在Exec函式裡
Exec(argv);
}
return 0;
}
執行結果：（注意到自己編寫的shell的命令提示符後面會帶上MyShell，這是為了與自己的shell進行區分）
讓Shell支援管道
管道的實現方法
1.管道”|”是將”|”左邊指令的執行結果作為”|”右邊的輸入。
2.我們可以將一條帶有”|”的指令進行分割，將管道左邊指令的輸出結果重定向到管道的輸入（也就是管道的寫端），將標準輸入重定向至管道的讀端。讓兩個程序分別執行兩邊重定向後的指令。
管道的具體實現
（1）首先判斷一條指令是否包含管道（指令已經存放至char*的數組裡面，且該陣列以NULL作為結束標誌）
int IsPipe(char* argv[])
{
int i = 0;
while(argv[i] != NULL)
{
if(strcmp(argv[i], "|") == 0)
{
return i+1; //i的位置是管道，則i+1就是管道的下一個命令
}
++i;
}
return 0;
}
（2）將管道左右兩邊的指令進行切分,切分後的分別放入兩個char*數組裡，並保證每個陣列以NULL作為結束標誌
void ParsePipe(char* input[], char* output1[],char* output2[])//用於將input按照|進行切分，最後一個後面為當前路徑
{
int i = 0;
int size1 = 0;
int size2 = 0;
int ret = IsPipe(input); //ret是input陣列中管道"|"的下一個位置
while(strcmp(input[i], "|")!=0)
{
output1[size1++] = input[i++];
}
output1[size1] = NULL; //將分割出來的兩個char*陣列都以NULL結尾
int j = ret;//j指向管道的後面那個字元
while(input[j] != NULL)
{
output2[size2++] = input[j++];
}
output2[size2] = NULL;
}
（3）執行包含管道的指令（利用execvp函式，首先建立一個程序，讓子程序建立一個管道，再創讓子程序建一個子程序（孫子程序），讓孫子程序執行管道左邊的指令，並將輸出結果重定向入管道，讓子程序從執行管道右邊的指令）
void ExecvPipe(char* argv1[],char* argv2[]) //argv1為左邊指令及引數的陣列argv2則為存放管道右邊指令及引數的陣列
{
pid_t pid = fork();
if(pid == -1)
{
perror("fork()");
}
else if(pid == 0)
{
//child,建立一個管道
int fd[2];
int ret = pipe(fd);
if(fork() == 0 )
{
//子程序建立一個子程序，用於執行管道之前的命令
close(fd[0]); //孫子程序關閉掉讀端
dup2(fd[1],1); //將標準輸出作為管道的標準輸入
execvp(argv1[0],argv1);
}
wait(NULL);
close(fd[1]); //子程序關閉掉寫端
dup2(fd[0],0); //將標準輸入重定向至管道的讀端
execvp(argv2[0],argv2);
//execvp失敗會執行下面的語句
perror("execvp()");
exit(0);
}
else
{
//parent
wait(NULL);
}
}
（4）整體程式碼
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<wait.h>
#include<string.h>
#include<pwd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netdb.h>
//用於將路徑進行切分，最後一個/後面為當前路徑
void Parse(char* input, char* output[])
{
char* p = strtok(input,"/");
int i = 0;
while(p!= NULL)
{
output[i++] = p;
p=strtok(NULL,"/");
}
}
//用於對輸入的命令進行切分
void ParseArg(char* input, char* output[])
{
char* p = strtok(input," ");
int output_size = 0;
while(p != NULL)
{
output[output_size++] = p;
p = strtok(NULL," ");
}
output[output_size] = NULL;
}
void Exec(char* argv[]) //建立子程序執行程序程式替換
{
pid_t pid = fork();
if(pid == -1)
{
perror("fork()");
}
else if(pid == 0)
{
//child
execvp(argv[0],argv);
//execvp失敗會執行下面的語句
perror("execvp()");
exit(0);
}
else
{
//parent
wait(NULL);
}
}
//判斷指令是否包含管道
int IsPipe(char* argv[])
{
int i = 0;
while(argv[i] != NULL)
{
if(strcmp(argv[i], "|") == 0)
{
return i+1; //i是管道，則i+1就是管道的下一個命令
}
++i;
}
return 0;
}
void ParsePipe(char* input[], char* output1[],char* output2[])//用於將input按照|進行切分，最後一個後面為當前路徑
{
int i = 0;
int size1 = 0;
int size2 = 0;
int ret = IsPipe(input);
while(strcmp(input[i], "|")!=0)
{
output1[size1++] = input[i++];
}
output1[size1] = NULL;
int j = ret;//j指向管道的後面那個字元
while(input[j] != NULL)
{
output2[size2++] = input[j++];
}
output2[size2] = NULL;
}
void ExecvPipe(char* argv1[],char* argv2[])
{
pid_t pid = fork();
if(pid == -1)
{
perror("fork()");
}
else if(pid == 0)
{
//child,建立一個管道
int fd[2];
int ret = pipe(fd);
if(fork() == 0 )
{
//子程序建立一個子程序，用於執行管道之前的命令
close(fd[0]); //孫子程序關閉掉讀端
dup2(fd[1],1); //將標準輸出作為管道的標準輸入
execvp(argv1[0],argv1);
}
wait(NULL);
close(fd[1]); //關閉掉寫端
dup2(fd[0],0);
execvp(argv2[0],argv2);
//execvp失敗會執行下面的語句
perror("execvp()");
exit(0);
}
else
{
//parent
wait(NULL);
}
}
int main()
{
//獲得當前路徑
while(1)
{
//首先顯示shell提示
//通過getuid獲得使用者的id,然後通過getpwuid通過使用者的id查詢使用者的passwd資料來獲取系統登入的使用者名稱
//獲得當前路徑
char path[100] = {0};
getcwd(path,sizeof(path)); //getcwd獲得的是絕對路徑(path裡面存放的是絕對路徑)
char* path2[100] = {0};
Parse(path,path2);
char* path3 = NULL; //path裡面為絕對路徑，將path按照/進行分割，分割的結果儲存在path2裡面,path3裡面儲存最後一個字串，即相對路>徑
int i = 0;
while(path2[i] !=NULL)
{
path3= path2[i];
i++;
}
struct passwd *pwd;
pwd = getpwuid(getuid());
//獲得主機名
char hostname[100] ={0};
gethostname(hostname,sizeof(hostname));
printf("[%[email protected]%s %s MyShell]",pwd->pw_name,hostname,path3);
fflush(stdout);
//從標準輸入讀取字串
char buf[1024] = {0};
//解析字串，解析出指令和引數
char* argv[100];
ParseArg(buf,argv);
//判斷解析出來的字串數組裡面是否含有管道
int ret1 = IsPipe(argv);
if(ret1 > 0)
{
//是管道
char* argv1[10];
char* argv2[10];
ParsePipe(argv,argv1,argv2);
ExecvPipe(argv1,argv2);
}
else
{
Exec(argv);
}
}
return 0;
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