linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)

时间:2021-04-27 00:22:16

之前已经花了不少篇幅学习了linux系统编程的很多知识点:文件与io、进程、信号、管道,而零散的知识点,怎么能够综合的串接起来是学习的一个很重要的目的,当然最好的方式就是用所学的知识点做一个项目了,所以接下来会实现一个小型的迷你shell程序,跟缩减版的系统shell程序,不要看着项目很小,但是五脏俱全,先来看一下我们要实现的功能:

linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)

linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)

linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)

linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)

linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)

linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)

linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)

linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)

如exit会退出程序等。

linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)

另外还能捕捉一些信号,如:ctrl+c,也能忽略一些信号,如:ctrl+\,禁止退出自己的程序,这里就不演示了。

下面就来从零开始一步步实现我们自己的shell程序,首先进行模块的划分:

-------main.c  //这个是一个主控程序

-------parse.c、parse.h  //这个主要是用来进行shell命令的解析的

linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)

再编写一个Makefile,由于项目中会由多个.c文件构成,所以很有必要进行整体编译,关于Makefile的写法,可以参考博文:http://www.cnblogs.com/webor2006/p/3789589.html

linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)

这个Makefile的编写是比较简单的,这里就不详述了,里面内容如下:

linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)

linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)

这样,总体的项目编译环境就已经搭建好了,另外说明一下实现的思路:先搭建好一个整体的框架,然后于对其每个模块进行一一细化,最终完善整个功能,所有功能的实现都会按这个思路来,而且很重要的一条就是:步步为营,也就是当写完一段代码后,就立马进行编译运行,来确保每小段代码都成功,这样的话,一点点功能进行拆分,最终实现一个项目,所以接下来,先要实现一个简单的框架功能:

shell循环:也就是当我们在执行完一个命令后,可以接着再进行敲下一个命令,而不是敲一个就立马进行程序退出了。
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
 
另外,还要说明一下,为了编译方便,这次项目的编写采用EditPlus编辑器,因为它会有一些提示功能,比直接用vim编译要来得方便一些,使用这种方法的前提,是需要Editpus连接到Linux虚拟机上,关于怎么连接这里就不多说了,网上文章一大堆,好了,下面正式进行第一个小功能的编写:
首先先在parse.h头文件中声明shell循环需要的函数:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
然后在parse.c中实现这些函数,当然先都空实现,一步步来:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
然后main.c中去调用主loop循环:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
【说明】:这里都是面向函数进行编程,也就是通常都是有一个.h头文件,一个.c实现文件,学习一下c语言编写的一些规范~
这时,先不管具体实现,先编译一下:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
可见木有问题,但是没有shell循环,所以接下来进行修改,当执行程序时,能够进行循环:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
这时再次运行:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
发生死循环了,这是为什么呢?因为read_command一直是0,还没有去实现任何代码,所以接下来,需要在这个函数中接收用户敲入的命令:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
再次编译运行:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
最后,是由于敲入了"ctrl+d"传入了一个结束符,导至fgets获取为null,则退出了整个循环,这样shell循环效果就出来了,也就是shell命令的基本框架就已经搭建好了!
但是如果现在按ctrl+c整个程序会退出,如下:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
现在,我们不想按ctrl+c时,shell程序退出,则需要进行信号捕获
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
由于这种类似的操作是属于初始化的,所以将其实现放到专门的.c文件中进行:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
下面来编写setup函数,里面注册ctrl+c信号来防止用户按其退出:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
开始编译运行看看效果,在运行之前,需要将init.c文件加入下Makefile当中:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
开始运行:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
从中可以看到,ctrl+c,ctrl+\都不会让其程序退出了,只了按了ctrl+d才会,所以已经成功通过信号来改变了其默认行为
【说明】:由于我虚拟机的原因,在按下ctrl+c时会显示^c字符,按下ctrl+\会显示^\字符,实际上信号是起作用了。
接下来,要来进行命令的解析:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
在实现之前,需要进行命令的读取,这个在parse.c中已经简单实现了:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
那常量的定义,这里放到统一的头文件中,便于集中管理:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
这时在main.c中包含其def.h头文件:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
由于现在行只解析一个简单命令,而不包含多个管道命令,所以先在main.c中声明一下命令结构体:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
这时,在parse.c中需要使用在main.c中声明的全局变量,当然得用extern关键字喽:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
在项目中会用到很多extern的全局变量,如果不封装一下可能每个使用的.c文件都得要声明一下,所以这个做法不是太好,应该还是得跟常量定义的def.h文件一样,得用专门一个头文件来存放extern的全局变量,如下:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
这样的话,对于想引用全局变量的地方,就只要包含这个externs.h头文件既可,所以parse.c包含它:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
这时,需要修改一下parse.c中的读取命令的函数了:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
这个初始化工作应该放在init.c中,于是定义一个初始化的函数,对其变量进行初使化:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
这时,应该是在每次执行一次命令时,进行初始化,所以,需修改parse.c中的shell_loop():
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
并且将读取命令行至全局变量中:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
已经改了这么多,这时先来检查一下是否能顺利编译:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
原因是由于没有包含init.h头文件,修改下次编译:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
下面,则正式开始对命令进行解析,也就是编写parse_command()函数了:
第一步,将我们输入带有参数的命令折分,如下效果:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
怎么样来实现呢?下面一点点来实现:
首先将变量指针指向我们解析的总命令字串:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
接着,在开始解析之前,需再定义一个全局变量,主要作用如下:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
但是又不会去改变cmdline,所以需用另外一个变量来存放,所以在main.c中定义一个新的全局变量:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
另外还是在externs.h中进行声明:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
下面正式开始解析:
由于可以左边会有空格,所以先将左空格去掉:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
下面解析一个命令,最终放到cmd中的args参数里:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
为了看到折分命令的效果,每解析到一个命令参数,则将其打印一下:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
好了,先编译运行一下:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
下面查找一下程序,原来是一个逻辑写错了:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
再次执行:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
成功解析了第一步,接下来,得执行命令了,这时因为命令的参数都已经解析完了,所以转到执行函数来对这些命令进行调用:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
【说明】:关于execvp替换函数,可以参考博文:http://www.cnblogs.com/webor2006/p/3507913.html
这时看下效果:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
这是为什么呢?因为我们的shell进程被execvp给替换成执行系统命令了,而系统命令执行完则会退出整个进程,这时怎么解决这个问题呢?
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
关于这个函数创建进程,没有判断进程创建失败的情况,所以还需完善一下:
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)
最后完整的解析程序如下:
parse.c:
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include "parse.h"
#include "externs.h"
#include "init.h" /*
* shell主循环
*/
void shell_loop(void){
while(){
printf("[myshell]$ ");
fflush(stdout);
/* 初始化环境 */
init();
if(read_command() == -)
break;
parse_command();
execute_command();
}
printf("\nexit\n");
} /*
* 读取命令
* 成功返回0,失败或者读取到文件结束符(EOF)返回-1
*/
int read_command(void){
if(fgets(cmdline,MAXLINE,stdin) == NULL){
return -;
}
return ;
} /*
* 解析命令
* 成功返回解析到的命令个数,失败返回-1
*/
int parse_command(void){
char *cp = cmdline;
char *avp = avline; int i = ;
while(*cp != '\0'){
/** 去除左空格 **/
while(*cp == ' ' || *cp == '\t')
cp++;
/* 如果到了行尾,跳出循环 */
if(*cp == '\0' || *cp == '\n')
break;
cmd.args[i] = avp; while (*cp != '\0'
&& *cp != ' '
&& *cp != '\t'
&& *cp != '\n')
*avp++ = *cp++;
//printf("[%s]\n",cmd.args[i]);
*avp++ = '\0';
i++;
} return ;
} /*
* 执行命令
* 成功返回0,失败返回-1
*/
int execute_command(void){
pid_t pid = fork();
if(pid == -){
//进程创建失败
ERR_EXIT("fork");
}
if(pid == ) {
//子进程去执行替换函数
execvp(cmd.args[],cmd.args);
}
//父进程等待子进程的退出,这样并不会改变父进程本身的行为,所以进程就不会退出了
wait(NULL);
return ;
}

这节的最终运行效果如下:

linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)

好了,这篇写得有点罗嗦,有点长,但是没关系,对我有帮助就成,呵呵,下个篇幅下见~~