C语言程序实现shell命令的重定向符号功能

在 Linux 中，Shell 的重定向符号（如 >、<、>> 等）用于将命令的输入或输出重定向到文件或其他流。我们可以用 C 语言实现类似的功能，通过使用系统调用（如 dup2、open 等）来重定向标准输入（stdin）、标准输出（stdout）和标准错误（stderr）。

以下是一个简单的 C 语言程序，实现了类似 Shell 的重定向功能：

功能：

1. 支持输出重定向（>）：将命令的输出写入文件。

2. 支持追加输出重定向（>>）：将命令的输出追加到文件末尾。

3. 支持输入重定向（<）：从文件中读取输入。

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代码实现：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>

// 解析命令和重定向符号
void parse_command(char *command, char **args, char *input_file, char *output_file, int *append) {
    char *token;
    int i = 0;

    // 解析命令和参数
    token = strtok(command, " ");
    while (token != NULL) {
        if (strcmp(token, "<") == 0) {
            // 输入重定向
            token = strtok(NULL, " ");
            strcpy(input_file, token);
        } else if (strcmp(token, ">") == 0) {
            // 输出重定向（覆盖）
            token = strtok(NULL, " ");
            strcpy(output_file, token);
        } else if (strcmp(token, ">>") == 0) {
            // 输出重定向（追加）
            token = strtok(NULL, " ");
            strcpy(output_file, token);
            *append = 1;
        } else {
            // 命令参数
            args[i++] = token;
        }
        token = strtok(NULL, " ");
    }
    args[i] = NULL; // 参数列表以 NULL 结尾
}

// 执行命令并处理重定向
void execute_command(char **args, char *input_file, char *output_file, int append) {
    int input_fd, output_fd;

    // 输入重定向
    if (input_file[0] != '\0') {
        input_fd = open(input_file, O_RDONLY);
        if (input_fd < 0) {
            perror("Error opening input file");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        dup2(input_fd, STDIN_FILENO); // 将文件描述符重定向到标准输入
        close(input_fd);
    }

    // 输出重定向
    if (output_file[0] != '\0') {
        int flags = O_WRONLY | O_CREAT;
        if (append) {
            flags |= O_APPEND; // 追加模式
        } else {
            flags |= O_TRUNC; // 覆盖模式
        }
        output_fd = open(output_file, flags, 0644);
        if (output_fd < 0) {
            perror("Error opening output file");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        dup2(output_fd, STDOUT_FILENO); // 将文件描述符重定向到标准输出
        close(output_fd);
    }

    // 执行命令
    if (execvp(args[0], args) < 0) {
        perror("Error executing command");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc < 2) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <command> [args] [< input_file] [> output_file] [>> output_file]\n", argv[0]);
        return EXIT_FAILURE;
    }

    char command[1024];
    char *args[64];
    char input_file[256] = "";
    char output_file[256] = "";
    int append = 0;

    // 将命令行参数拼接为字符串
    strcpy(command, argv[1]);
    for (int i = 2; i < argc; i++) {
        strcat(command, " ");
        strcat(command, argv[i]);
    }

    // 解析命令和重定向符号
    parse_command(command, args, input_file, output_file, &append);

    // 创建子进程执行命令
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0) {
        perror("Error forking process");
        return EXIT_FAILURE;
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程
        execute_command(args, input_file, output_file, append);
    } else {
        // 父进程等待子进程完成
        wait(NULL);
    }

    return EXIT_SUCCESS;
}

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代码说明：

1. parse_command 函数：

   • 解析命令行参数，提取命令、输入文件和输出文件。

   • 支持 <、> 和 >> 重定向符号。

2. execute_command 函数：

   • 使用 open 打开文件，并通过 dup2 将文件描述符重定向到标准输入或输出。

   • 使用 execvp 执行命令。

3. main 函数：

   • 解析命令行参数。

   • 创建子进程执行命令，父进程等待子进程完成。

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编译和运行：

1. 将代码保存为 redirect.c。

2. 使用以下命令编译：

   gcc -o redirect redirect.c

3. 运行程序并测试重定向功能：

   • 输入重定向：

     ./redirect "wc -l" < input.txt

   • 输出重定向（覆盖）：

     ./redirect "ls -l" > output.txt

   • 输出重定向（追加）：

     ./redirect "echo Hello" >> output.txt

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示例：

假设有一个文件 input.txt，内容如下：

line1
line2
line3

运行以下命令：

./redirect "wc -l" < input.txt > output.txt

output.txt 的内容将是：

3

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注意事项：

1. 程序仅支持简单的重定向功能，不支持管道（|）或其他复杂功能。

2. 如果命令不存在或文件无法打开，程序会报错并退出。