实现一个shell程序

Posted 2020-11-19 XNQC

   实现一个自己的shell程序，这个程序有这些功能：解释执行命令，支持输入输出重定向，支持管道，后台运行

程序。当运行该程序后，它支持以下的命令格式：

   1.单个命令，如：ls。2.带l到多个参数的命令，如ls -l。3.带一个输出重定向的命令。4.带一个输入重定向的

命令。5.带一个管道的命令。6.后台运行符&可加在各个命令的最后面。7.输入exit或logout退出myshell。

   错误处理：1.输入错误的命令格式报错。2.输入不存在的命令报错。

   程序主函数的流程图如下：

                           

   程序的各个函数的功能及说明：

  （1）void print_prompt()：该函数只是简单地打印myshell的提示符，即“myshell$”。

  （2）void get_input(char *buf)：获得一条用户输入的待执行命令，参数buf用于存放输入的命令。如果输入的

命令过长（大于256个字符），则终止程序。输入的命令以换行符\'\\n\'作为结束标志。

  （3）void explain_input(char *buf,int *argcount,char arglist[100][256])：解析buf中存放的命令，把每个

选项存放在arglist中。

  （4）do_cmd(int argcount,char arglist[100][256])：执行arglist中存放的命令，arglist为待执行命令的参数

的个数。

  （5）int find_command(char *command)：功能是分别在当前目录下、/bin、/usr/bin目录下查找命令的可执行程

序。

   下面是该程序的源代码：

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <dirent.h>
#define normal 0        //一般的命令
#define out_redirect 1  //输出重定向
#define in_redirect 2   //输入重定向
#define have_pipe 3     //命令中有管道

void print_prompt();         //打印提示符
void get_input(char*);       //得到输入的命令
void explain_input(char*,int*,char a[][256]);   //对输入命令进行解析
void do_cmd(int,char a[][256]); //执行命令
int find_command(char*);     //查找命令中的可执行程序

int main(int argc,char *argv[])
{
    int i;
    int argcount= 0;
    char arglist[100][256];
    char *buf= NULL;
    char **arg= NULL;
    buf= (char*)malloc(256);
    if(buf == NULL)
    {
        perror("malloc failed");
        exit(-1);
    }
    while(1)
    {
        memset(buf,0,256);     //将buf所指向的空间清零
        print_prompt();
        get_input(buf);
        //若输入的命令为exit或logout则退出本程序
        if(strcmp(buf,"exit\\n")== 0||strcmp(buf,"logout\\n")== 0)
            break;
        for(i= 0;i< 100;i++)
        {
            arglist[i][0]= \'\\0\';
        }
        argcount= 0;
        explain_input(buf,&argcount,arglist);
        do_cmd(argcount,arglist);
    }
    if(buf!= NULL)
    {
        free(buf);
        buf= NULL;
    }
    return 0;
}

void print_prompt()
{
    printf("myshell$ ");
}

//获取用户输入
void get_input(char *buf)
{
    int len= 0;
    int ch;
    ch= getchar();
    while(len< 256&&ch!= \'\\n\')
    {
        buf[len++]= ch;
        ch= getchar();
    }
    if(len== 256)
    {
        printf("command is too long\\n");
        exit(-1);       //输入的命令过长则退出程序
    }
    buf[len]= \'\\n\';
    len++;
    buf[len]= \'\\0\';
}

/*解析buf中的命令，将结果存入arglist中，命令以回车符号\\n结束，如输入命令为
 *"ls -l /tmp"，则arglist[0]、arglist[1]、arglist[2]分别为ls、-l、/tmp */
void explain_input(char *buf,int *argcount,char arglist[100][256])
{
    char *p= buf;
    char *q= buf;
    int number= 0;
    while(1)
    {
        if(p[0]== \'\\n\')
            break;
        if(p[0]== \' \')
            p++;
        else
        {
            q = p;
            number= 0;
            while((q[0]!= \' \')&&(q[0]!= \'\\n\'))
            {
                number++;
                q++;
            }
            strncpy(arglist[*argcount],p,number+ 1);
            arglist[*argcount][number]= \'\\0\';
            *argcount= *argcount+ 1;
            p = q;
        }
    }
}

void do_cmd(int argcount,char arglist[100][256])
{
    int flag= 0;
    int how= 0;            //用于指示命令中是否含有>、<、|
    int background= 0;     //标识命令中是否有后台运行标识符&
    int status;
    int i;
    int fd;
    char* arg[argcount+ 1];
    char* argnext[argcount+ 1];
    char* file;
    pid_t pid;
    //将命令取出
    for(i= 0;i< argcount;i++)
    {
        arg[i]= (char*)arglist[i];
    }
    arg[argcount]= NULL;
    //查看命令行是否有后台运行符
    for(i= 0;i< argcount;i++)
    {
        if(strncmp(arg[i],"&",1)== 0)
        {
            if(i== argcount-1)
            {
                background= 1;
                arg[argcount-1]= NULL;
                break;
            }
            else
            {
                printf("wrong command\\n");
                return;
            }
        }
    }
    for(i= 0;arg[i]!= NULL;i++)
    {
        if(strcmp(arg[i],">")== 0)
        {
            flag++;
            how= out_redirect;
            if(arg[i+ 1]== NULL)
                flag++;
        }
        if(strcmp(arg[i],"<")== 0)
        {
            flag++;
            how= in_redirect;
            if(i== 0)
                flag++;
        }
        if(strcmp(arg[i],"|")== 0)
        {
            flag++;
            how= have_pipe;
            if(arg[i+ 1]== NULL)
                flag++;
            if(i== 0)
                flag++;
        }
    }
    /* flag大于1，说明命令中含有多个>，<，|符号，本程序是不支持这样的命令的，或者命令格式不对，如"ls -l /tmp >" */
    if(flag> 1)
    {
        printf("wrong command\\n");
        return;
    }
    if(how== out_redirect)
    {
        //命令只含有一个输出重定向符号
        for(i= 0;arg[i]!= NULL;i++)
        {
            if(strcmp(arg[i],">")== 0)
            {
                file= arg[i+ 1];
                arg[i]= NULL;
            }
        }
    }
    if(how== in_redirect)
    {
        //命令中只含有一个输入重定向符号
        for(i= 0;arg[i]!= NULL;i++)
        {
            if(strcmp(arg[i],"<")== 0)
            {
                file= arg[i+ 1];
                arg[i]= NULL;
            }
        }
    }
    if(how== have_pipe)
    {
        /*命令只含有一个管道符号|,把管道符号后面的部分存入argnext中，管道后面的部分是一个可执行的shell命令 */
        for(i= 0;arg[i]!= NULL;i++)
        {
            if(strcmp(arg[i],"|")== 0)
            {
                arg[i]= NULL;
                int j;
                for(j= i+ 1;arg[j]!= NULL;j++)
                {
                    argnext[j-i-1]= arg[j];
                }
                argnext[j-i-1]= arg[j];
                break;
            }
        }
    }
    if((pid= fork())< 0)
    {
        printf("fork error\\n");
        return;
    }
    switch(how)
    {
        case 0:
            /*pid为0说明是子进程，在子进程中执行输入的命令，输入的命令不含>、<、和| */
            if(pid== 0)
            {
                if(!(find_command(arg[0])))
                {
                    printf("%s : command not found\\n",arg[0]);
                    exit(0);
                }
                execvp(arg[0],arg);
                exit(0);
            }
            break;
        case 1:
            //输入的命令中含有输出重定向符>
            if(pid== 0)
            {
                if(!(find_command(arg[0])))
                {
                    printf("%s : command not found\\n",arg[0]);
                    exit(0);
                }
                fd= open(file,O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,0644);
                dup2(fd,1);
                execvp(arg[0],arg);
                exit(0);
            }
            break;
        case 2:
            //输入的命令中含有输入重定向符<
            if(pid== 0)
            {
                if(!(find_command(arg[0])))
                {
                    printf("%s : command not found\\n",arg[0]);
                    exit(0);
                }
                fd= open(file,O_RDONLY);
                dup2(fd,0);
                execvp(arg[0],arg);
                exit(0);
            }
            break;
        case 3:
            //输入的命令中含有管道符|
            if(pid== 0)
            {
                int pid2;
                int status2;
                int fd2;
                if((pid2= fork())< 0)
                {
                    printf("fork2 error\\n");
                    return;
                }
                else if(pid2== 0)
                {
                    if(!(find_command(arg[0])))
                    {
                        printf("%s : command not found\\n",arg[0]);
                        exit(0);
                    }
                    fd2= open("/tmp/youdonotknowfile",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0644);
                    dup2(fd2,1);
                    execvp(arg[0],arg);
                    exit(0);
                }
                if(waitpid(pid2,&status2,0)== -1)
                    printf("wait for child process error\\n");
                if(!(find_command(argnext[0])))
                {
                    printf("%s : command not found\\n",argnext[0]);
                    exit(0);
                }
                fd2= open("/tmp/youdonotknowfile",O_RDONLY);
                dup2(fd2,0);
                execvp(argnext[0],argnext);
                if(remove("/tmp/youdonotknowfile"))
                    printf("remove error\\n");
                exit(0);
            }
            break;
        default:
            break;
    }
    //若命令中有&，表示后台执行，父进程直接返回，不等待子进程结束
    if(background== 1)
    {
        printf("[process id %d]\\n",pid);
        return;
    }
    //父进程等待子进程结束
    if(waitpid(pid,&status,0)== -1)
        printf("wait for child process error\\n");
}

//查找命令中的可执行程序
int find_command(char *command)
{
    DIR *dp;
    struct dirent *dirp;
    char *path[]= {"./","/bin","/usr/bin",NULL};
    //使当前目录下的程序可以运行，如命令"./fork"可以被正确解释和执行
    if(strncmp(command,"./",2)== 0)
        command= command+ 2;
    //分别在当前目录、/bin和/usr/bin目录查找要执行的程序
    int i= 0;
    while(path[i]!= NULL)
    {
        if((dp= opendir(path[i]))== NULL)
            printf("can not open /bin \\n");
        while((dirp= readdir(dp))!= NULL)
        {
            if(strcmp(dirp->d_name,command)== 0)
            {
                closedir(dp);
                return 1;
            }
        }
        closedir(dp);
        i++;
    }
    return 0;
}