linux系统编程综合练习-实现一个小型的shell程序(一)

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：

如exit会退出程序等。

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

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

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：

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。

 

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：

然后在parse.c中实现这些函数，当然先都空实现，一步步来：

然后main.c中去调用主loop循环：

【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：

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：

这时再次运行：

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：

再次编译运行:

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：

现在，我们不想按ctrl+c时，shell程序退出，则需要进行信号捕获：

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：

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:

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：

开始运行：

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：

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:

那常量的定义，这里放到统一的头文件中，便于集中管理：

这时在main.c中包含其def.h头文件：

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：

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：

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：

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：

这时，需要修改一下parse.c中的读取命令的函数了:

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：

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():

并且将读取命令行至全局变量中：

已经改了这么多，这时先来检查一下是否能顺利编译：

原因是由于没有包含init.h头文件，修改下次编译：

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：

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：

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：

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：

另外还是在externs.h中进行声明：

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：

下面解析一个命令，最终放到cmd中的args参数里：

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：

好了，先编译运行一下：

下面查找一下程序，原来是一个逻辑写错了：

再次执行：

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：

【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：

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？

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：

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：

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~~