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自主 Shell 命令行解释器

news 来源：原创 2025/6/14 6:18:15

我们制作的目标是要求自制的命令行解释器能够处理普通命令，能够处理内建命令，理解本地变量，环境变量。

我们的 shell 命令是由 bash 创建子进程来执行的，这样可以更好的保护操作系统。同理，我们在写命令解释器时，用 fork 子进程的方式来完成指令，父进程走主线，是一个比较合理的方式。

如图这就是我们要实现的一个大体思路。

那么在 shell 命令行中应当要包括哪些内容呢？

[root@localhost epoll]# ls
client.cpp readme.md server.cpp utility.h
[root@localhost epoll]# ps
PID TTY TIME CMD
3451 pts/0 00:00:00 bash
3514 pts/0 00:00:00 ps

我们需要下面这个循环过程，获取命令行，解析命令行，建立一个子进程，用execvp替换子进程，父进程等待子进程退出。

下面我们就来实现一个shell了！

首先我们来捋清一下思路

首先我们通过数组来存储指令信息，当每次处理完一次指令之后，需要对数组进行初始化；初始化完数组后我们要获取当前的用户信息并将其打印下来，” 用户名@当前路径：家目录# ” 的方式打印出来；接下来我们需要获取用户输入的指令并且解析，以空格为分隔符将指令存入数组当中；最后是对指令进行分支处理，若指令为内键命令则执行内键分支，若不为内键命令就创建子进程执行命令。最后在循环返回。

一. 初始化数据

首先我们在 shell.cc 中创建全局变量，数组char *gargv，和数组计数器gargc，数组pwd记录输入的指令，最后是退出码lastcode。

我们从系统环境变量中获取USERNAME ，HOSTNAME ，PWD，HOMEPATH。

初始化时将存储指令的数组 gargv进行清0.

#include "shell.h"
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdlib.h>
#include <string>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
char *gargv[ARGS] = {NULL};
int gargc = 0;
char pwd[1024];
int lastcode = 0;static std::string GetUserName(){std::string username = getenv("USER");return username.empty() ? "None" : username;}static std::string GetHostName(){std::string hostname = getenv("HOSTNAME");return hostname.empty() ? "None" : hostname;}static std::string GetPwd(){char temp[1024];getcwd(temp,sizeof(temp));//将temp写入pwd，并且更新内容snprintf(pwd,sizeof(pwd),"PWD=%s",temp);putenv(pwd);std::string pwd_lable = temp;const std::string pathsep = "/";auto pos = pwd_lable.rfind(pathsep);if(pos == std::string::npos){                                                                                                                   return "None";}pwd_lable = pwd_lable.substr(pos+pathsep.size());return pwd_lable.empty() ? "/" : pwd_lable;}static std::string GetHomePath(){std::string home = getenv("HOME");return home.empty() ? "/" : home;}void InitGlobal(){gargc = 0;memset(gargv,0,sizeof(gargv));}

我们通过getcwd的方式从环境变量中获得相应的值。在GetPwd处，我们将temp写入pwd中，重新更新环境变量的值。从temp的尾部找到第一个“/”处返回“/”后的所有字符。

二. 获取用户信息并打印

仿照我们Linux的输出方式，” 用户名@当前路径：家目录# ”输出即可。

void PrintCommandPrompt(){std::string user = GetUserName();std::string hostname = GetHostName();std::string pwd = GetPwd();printf("[%s@%s %s]# ",user.c_str(),hostname.c_str(),pwd.c_str());}

三. 获取用户指令

将用户输入的指令传入数组中，并把最后的回车符号去除。

bool GetCommandString(char cmd_str_buff[],int len){if(cmd_str_buff == NULL || len <= 0)return false;char *res = fgets(cmd_str_buff,len,stdin);if(res == NULL)return false;cmd_str_buff[strlen(cmd_str_buff)-1]=0;return strlen(cmd_str_buff)==0 ? false : true;}

四. 解析用户指令

以空格为分隔符，用strtok将指令一一分离。

bool ParseCommandString(char cmd[]){if(cmd == NULL)return false;#define SEP " "gargv[gargc++] = strtok(cmd,SEP);while((bool)(gargv[gargc++]=strtok(NULL,SEP)));gargc--;return true;}

五. 子进程执行命令or执行内键命令

fork创建子进程，用execvp执行指令。内键命令分为两个大分支，cd和echo，在cd下若有两个字符，当为“~”时，跳转到家目录，其他则更改目录到 gargv【1】处。若只有一个字符，跳转到家目录。若为echo时，有两个字符，第一个字符为 “$”，第二个字符为“？”时，打印最近一次退出码；若第二个字符不是“？”则打印环境变量。若第一个字符不为“$”，打印值即可。

 bool BuiltInCommandExec()
{std::string cmd = gargv[0];bool ret = false;if(cmd == "cd"){if(gargc == 2){std::string target = gargv[1];if(target == "~"){ret = true;chdir(GetHomePath().c_str());}else{ret = true;chdir(gargv[1]);}}                                                                                          else if(gargc == 1){ret = true;chdir(GetHomePath().c_str());}else{// BUG()}}else if(cmd == "echo"){if(gargc == 2){std::string args = gargv[1];if(args[0] == '$'){if(args[1] == '?'){printf("lastcode:%d\n",lastcode);lastcode = 0;ret = true;}else{const char *name = &args[1];printf("%s\n",getenv(name));lastcode = 0;ret = true;}}else{printf("%s\n",args.c_str());ret = true;}}}return ret;}

希望各位大佬多多支持！！！