20155219 mybash的实现

第五周加分题--mybash的实现

题目要求

1.使用fork,exec,wait实现mybash

2.写出伪代码，产品代码和测试代码

3.发表知识理解，实现过程和问题解决的博客（包含代码托管链接）

exec函数组

一个程序如何运行另一个程序呢？

我们得搞清楚需要调用什么函数来完成这个过程。如果想使用man -k xxx这个命令进行搜索.

试试man -k program | grep execute 如下图：

再进一步使用man -k execute搜索，通过观察说明，我们找到了一系列相关的函数：

它们的命名是有规律的:

exec[l or v][p][e]

exec函数里的参数可以分成3个部分：执行文件部分，命令参数部分，和环境变量部分。

假如要执行：ls -l /etc

• 执行文件部分就是："/usr/bin/ls"

• 命令参数部分就是："ls","-l","/etc",NULL

• 环境变量部分：这是1个数组,最后的元素必须是NULL 例如：char * env[] = {"PATH=/etc", "USER=vivian", "STATUS=testing", NULL};
  
  命名规则如下:

• e：参数必须带环境变量部分,环境变量部分参数会成为执行exec函数期间的环境变量；

• l：命令参数部分必须以"," 相隔, 最后1个命令参数必须是NULL；

• v：命令参数部分必须是1个以NULL结尾的字符串指针数组的头部指针。例如char * pstr就是1个字符串的指针, char * pstr[] 就是数组了, 分别指向各个字符串；

• p：执行文件部分可以不带路径, exec函数会在$PATH中找。

我们主要来学习execvp函数

代码如下

#include <unistd.h>  

int main()
{
        char *argv[] = {"ls", "-l", ".", (char *)0};
        printf("···Begin to Show ls -l···\n");
        execvp("ls", argv);
        printf("···ls -l is done! ···");
        return 0;
}

结果如下图所示：

遇到的问题：execvp后面的那一条printf打印的消息没有输出？

• 解决方案：一个程序在一个程序中运行时，内核将新程序载入到当前进程，替代当前进程的代码和数据。如果执行成功，execvp没有返回值。当前程序从进程中清除，新的程序在当前进程中运行。类比execv函数组，系统调用从当前进程中把当前程序的机器指令清除，然后在空的进程中载入调用时指定的程序代码，最后运行这个新的程序。exec调整进程的内存分配使之适应新的程序对内存的要求。相同的进程，不同的内容。

fork()

通过man -k fork命令进行搜索，可以看到，fork函数位于manpages的第二节，与系统调用有关。

如图1

使用man 2 fork命令查看fork函数，可以看到关于fork函数的所有信息：

fork函数的结构大致如下：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

pid_t fork(void);

//返回：子进程返回0，父进程返回子进程的PID，如果出错，则返回-1。

一般来说，运行一个C程序直到该程序全部结束，系统只会分配一个PID给这个程序，也就是说，系统里只有一条关于这个程序的进程。但执行了fork函数就不同了。fork()的作用是复制当前进程（包括进程在内存的堆栈数据），然后这个新的进程和旧的进程一起执行下去。而且这两个进程是互不影响的。如下图的逻辑所示。

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
 int main(){
        printf("step 1\n\n");  

        fork();//创建一个新的进程

        printf("after fork()\n\n");  

        int i; scanf("%d",&i);//防止程序退出  

        return 0;
    }

得到结果如下图：

wait()

一个进程可以通过调用wait函数来等待它的子进程终止或者停止。

使用man -k wait查看与“wait”相关的信息

如下图：

再使用man 2 wait命令查看详细信息：

wait()的使用方法可以用下面的代码表示：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

pid_t wait(int *status);

//返回：如果成功，则返回子进程的PID，如果出错，则返回-1。

父进程一旦调用了wait就立即阻塞自己，由wait自动分析是否当前进程的某个子进程已经退出，如果让它找到了这样一个已经变成僵尸的子进程，wait就会收集这个子进程的信息，并把它彻底销毁后返回；如果没有找到这样一个子进程，wait就会一直阻塞在这里，直到有一个出现为止。

需要注意的几点是：

• 当父进程忘了用wait()函数等待已终止的子进程时,子进程就会进入一种无父进程的状态,此时子进程就是僵尸进程。

• wait()要与fork()配套出现,如果在使用fork()之前调用wait(),wait()的返回值则为-1,正常情况下wait()的返回值为子进程的PID。

• 如果先终止父进程,子进程将继续正常进行，只是它将由init进程(PID 1)继承,当子进程终止时,init进程捕获这个状态。

编程实现mybash

伪代码如下：

int main(){
读取要执行的命令
使用fork()函数产生子进程进行执行
如果exec函数产生了返回值，表明没有正常执行命令，输出perro()
父进程等待子进程结束，并输出值wait(&rtn) 

}

产品代码链接

输出结果如下