shell和bash的关系
shell是命令解释器，它接收用户的命令并将其传递给内核去执行。bash,即GNU Bourne-Again Shell，是shell的一种实现方式，也是大多数linux系统下默认的shell。
bash的原理
大多数的指令进程（除了内建命令）都是bash的子进程。当我们要执行一条类似ls -a指令时，bash会提前fork出一个子进程，然后让子进程去执行指令。这是我们进程程序替换的思想。当然，中间的过程涉及到进程创建、虚拟内存、进程替换的细节，本篇文章不做叙述，感兴趣的可以去看我之前的博客，希望能对你有帮助。
我们可以画出bash进程执行指令的过程图来帮助理解：
在上图中，bash几乎一直在循环做以下动作：
1.获取指令
2.解析命令行
3.fork创建子进程
4.命令程序替换子进程
5.等待子进程终止
…
既然知道了bash的基本原理，我们同样也可以模拟以上动作来写一个mini版的shell
代码实现
#include<stdio.h> #include<unistd.h> #include<sys/types.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> #include<sys/wait.h> #include<errno.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h> #define SIZE 100 #define COMMAND_SIZE 200 #define ZEOR '\0' #define ARGV_NUM 32 #define SKIP " " #define SkipPath(p) do{p+=strlen(p)-1; while(*p!='/'){p--;}}while(0) #define SkipSpace(command,pos) do{\ while(command[pos]==' ')pos++;\ }while(0) #define None_Redir 0 #define In_Redir 1 #define Out_Redir 2 #define App_Redir 3 char* gArgv[ARGV_NUM];//指令参数 char cwd[SIZE*2];//当前路径的环境变量键值对 int lastcode=0; char* filename=NULL;//重定向文件名 int Redir_Type=0; const char* GetUserName(){//获取环境变量中的值 const char* name=getenv("USER"); if(name==NULL){ return "None"; } return name; } const char* GetHome(){//获取家目录 const char* home=getenv("HOME"); if(home==NULL){ return "/"; } return home; } const char* GetHostHome(){//获取主机名 const char* hostname=getenv("HOSTNAME"); if(hostname==NULL){ return "None"; } return hostname; } const char* GetCwd(){//获取当前路径 const char* cwd=getenv("PWD"); if(cwd==NULL){ return "None"; } return cwd; } //输出命令行 void MakeCommandLineAndPrint(){ char line[SIZE]; const char* name=GetUserName(); const char* hostname=GetHostHome(); const char* cwd=GetCwd(); SkipPath(cwd); snprintf(line,sizeof(line),"[%s@%s %s]> ",name,hostname,cwd=strlen(cwd)==1?"/":cwd+1); printf("%s",line); fflush(stdout); } //获取用户命令行 int GetUserCommand(char command[],size_t n){ char* s=fgets(command,n,stdin); if(s==NULL)return -1; command[strlen(command)-1]=ZEOR; return (int)strlen(command); } //命令行分割,获取命令行参数列表 void SplitCommand(char command[],size_t n){ gArgv[0]=strtok(command,SKIP); size_t index=1; char* t=gArgv[0]; while(t!=NULL){ t=strtok(NULL,SKIP); gArgv[index++]=t; } //size_t i=0; //for(;i<index;i++){ // printf("%s\n",gArgv[i]); //} } //cd内建命令 void Cd(){ const char* path=gArgv[1]; if(path==NULL){ path=GetHome(); } //更新当前工作目录 chdir(path);//修改当前进程的工作路径 //更新环境变量 char t[SIZE*2]; getcwd(t,sizeof(t)); snprintf(cwd,sizeof(cwd),"PWD=%s",t); putenv(cwd); } //查看是否是内建命令 int CheckBuiltIn(){ int yes=0; const char* cmd=gArgv[0]; if(strcmp(cmd,"cd")==0){ yes=1; Cd(); } return yes; } // 处理创建子进程失败 void Die(){ exit(1); } //区别重定向类型 void CheckRedir(char* command){ int pos=0; int end=strlen(command); while(pos<end){ if(command[pos]=='>'){ if(command[pos+1]=='>'){ Redir_Type=App_Redir; command[pos++]='\0'; pos++; SkipSpace(command,pos); filename=command+pos; }else{ Redir_Type=Out_Redir; command[pos++]='\0'; SkipSpace(command,pos); filename=command+pos; } }else if(command[pos]=='<'){ Redir_Type=In_Redir; command[pos++]='\0'; SkipSpace(command,pos); filename=command+pos; }else{ pos++; } } } //执行指令 void ExeCommand(){ pid_t id=fork(); if(id<0){ Die(); } if(id==0){ //child if(filename!=NULL){ if(Redir_Type==In_Redir){ int fd= open(filename,O_RDONLY,0666); dup2(fd,0); }else if(Redir_Type==Out_Redir){ int fd=open(filename,O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0666); dup2(fd,1); }else if(Redir_Type==App_Redir){ int fd=open(filename,O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND,0666); dup2(fd,1); }else{} } execvp(gArgv[0],gArgv); exit(errno); }else{ int status=0; pid_t res=waitpid(id,&status,0); if(res>0){ lastcode=WEXITSTATUS(status);//获取子进程退出码信息 if(WIFEXITED(status)){ if(lastcode!=0) printf("%s:%s:%d\n",gArgv[0],strerror(lastcode),lastcode); } } } } int main(){ int quit=0; while(!quit){ //1.输出一个命令行 MakeCommandLineAndPrint(); //2.获取用户命令 char command[COMMAND_SIZE]; int n= GetUserCommand(command,sizeof(command)); if(n<=0)return 1;//输入指令不合法 // printf("%s\n",command); //2.1检查是否有重定向符，并分割 CheckRedir(command); //3.命令行字符串分割 SplitCommand(command,sizeof(command)); //4.查看命令是否是内建命令 int flag=CheckBuiltIn(); if(flag)continue; //5.执行指令 ExeCommand(); } return 0; }
运用进程创建，进程替换的原理，基本模拟了shell解释命令的过程。
