自己写一个shell

正好最近看了csapp，然后正好也借着这个机会补一补C语言，并且加深下自己的理解，于是开始动手自己写一个shell。

总体架构

总体架构其实非常非常简单，就是一个死循环，不停处理用户的输入，除非用户退出。所以在bash中，整体架构是这样子的：

初始化阶段。shell也会读取自己的配置文件，然后进行初始化。
解释阶段。shell会从标准输入、文件等地方获取命令并且执行。
终止阶段。shell执行关闭命令，并且释放内存，终止。

首先肯定从最简单的入手，那么只需要中间的解释阶段即可。

循环的实现

再次进行具体化，在循环里不停读取用户的输入，然后解析用户的输入，将其解析成对应的参数，最后执行就可以了，由此可以抽象出三个函数：

csh_read_line()：获取用户的输入，其实有对应的c语言的封装可以非常容易获取用户输入的一行，不过这里打算还是老老实实写。
csh_split_line(line)：将用户的输入解析成对应的args的数组。
csh_execute(args)：真正执行用户的命令。

获取用户输入

由于不确定用户输入的一行到底有多长，所以我们需要使用malloc来动态分配内存。并且还需要注意，因为读到文件末尾之后会返回一个EOF，所以需要用int来接受（这点我不理解）。

char *csh_read_line()
{
    // 默认buf大小
    int bufsize = BUFSIZE;
    // 游标位置
    int position = 0;
    // 开辟空间
    char *buffer = malloc(sizeof(char) * bufsize);
    int c;

    if (!buffer)
    {
        fprintf(stderr, "csh: allocation error\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    while (1)
    {
        // 读取一个字符
        c = getchar();

        // 如果c是EOF，就是用户输入了ctrl+d，那么就需要把最后一个置位成'\0'
        if (c == EOF || c == '\n')
        {
            buffer[position] = '\0';
            return buffer;
        }
        else
        {
            buffer[position] = c;
        }
        position++;

        // 如果到了最后，那么就需要扩容，这里简单就每一次扩容1024字节
        if (position >= bufsize)
        {
            bufsize += BUFSIZE;
            buffer = realloc(buffer, bufsize);
            if (!buffer)
            {
                fprintf(stderr, "csh: allocation error\n");
                exit(EXIT_FAILURE);
            }
        }
    }
}

其实上面的这么多，用标准库的一个函数就可以解决了。

解析用户的输入

这一步为了简化，就是直接利用中间的空格作为分隔符来进行分割，而且这个简单的shell并不支持引号，所以如果是echo 'a b'这条命令，那么在正常的shell里面是会输出a b的，但是在我们的shell里，会输出'a和b'。

char **csh_split_line(char *line)
{
    int bufsize = BUFSIZE;
    int position = 0;
    // 参数数组
    char **tokens = malloc(bufsize * sizeof(char *));

    // 单个参数
    char *token;

    if (!tokens)
    {
        fprintf(stderr, "csh: allocation error\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    token = strtok(line, DELIM);
    while (token != NULL)
    {
        tokens[position] = token;
        position++;

        if (position >= bufsize)
        {
            bufsize += BUFSIZE;
            tokens = realloc(tokens, bufsize * sizeof(char *));
            if (!tokens)
            {
                fprintf(stderr, "csh: allocation error\n");
                exit(EXIT_FAILURE);
            }
        }

        token = strtok(NULL, DELIM);
    }
    // 最后一个为NULL
    tokens[position] = NULL;
    return tokens;
}

其实核心就是strtok这个函数，就是利用这个获取到参数的。

执行用户的命令

这一部分反而是最简单的，因为它只需要利用fork创建一个子进程，然后利用exec对应的函数进行处理就可以了。

int csh_launch(char **args)
{
    pid_t pid, wpid;
    int status;

    pid = fork();
    if (pid == 0)
    {
        // 子进程
        if (execvp(args[0], args) == -1)
        {
            perror("csh");
        }
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    else if (pid < 0)
    {
        // 错误处理
        perror("csh");
    }
    else
    {
        // 父进程
        do
        {
            wpid = waitpid(pid, &status, WUNTRACED);
        } while (!WIFEXITED(status) && !WIFSIGNALED(status));
    }

    return 1;
}

OK，到这里一个最简单的shell就写完了。

总体架构

循环的实现

获取用户输入

解析用户的输入

执行用户的命令

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