Linux 12mybash的实现

陌路202025-10-13 10:18

该文章将讲解在linux终端下实现自己的终端命令解释器

目录

核心概念

[fork 复制进程：](#fork 复制进程：)

exec进程替换：

获取用户信息：

getuid()

getpwuid(uid):

getcwd()

gethostname();

颜色实现

字符串分割函数strtok()

mybash实现步骤

1.创建打印命令终端提示符

2.键盘输入信息分解函数

3.主函数实现

完整代码：

在实现之前我们需要先了解如下概念:

核心概念

fork 复制进程：

核心：

1.fork 函数会新生成一个进程，调用 fork 函数的进程为父进程，新生成的进程为子进程。在父进程中返回子进程的 pid，在子进程中返回 0，失败返回-1。

2.子进程会复制父进程的几乎所有资源（代码段、数据段、堆、栈、文件描述符表、信号处理方式等）。

3.若父进程未调用 wait() 或 waitpid() 回收子进程，子进程终止后会成为僵尸进程（保留 PID 和退出状态），需通过信号或进程管理机制避免。

具体想要学习fork可以参考L8-fotk进程复制

exec进程替换：

核心：

1.exec进程替换是指一个正在运行的进程，通过特定系统调用加载并执行新的程序代码，完全替换当前进程的代码段、数据段、堆和栈，仅保留进程 ID（PID）等核心属性。

2.进程替换调用函数

系统调用 功能描述
execl 以列表形式传递命令参数（参数个数固定）
execlp 与 execl 类似，但会在 PATH 环境变量中搜索可执行文件
execle 以列表形式传递参数，并显式指定环境变量
execv 以数组形式传递命令参数（参数个数可变）
execvp 与 execv 类似，会在 PATH 环境变量中搜索可执行文件
execvpe 以数组形式传递参数，显式指定环境变量，且支持 PATH 搜索
execve 最底层的系统调用，其他 exec 函数均为其封装，需指定程序路径、参数数组、环境数组
bash 复制代码 
// "/usr/bin/ps",新程序的绝对路径或相对路径（必须明确指定路径）。
//"ps""-f"第一个参数通常是程序名（与 path 对应），后续是实际参数，最后以 (char*)0 结束。
  execl("/usr/bin/ps","ps","-f",(char*)0);
//同execl一样 path"ps"会自动从环境变量 PATH 中查找程序，无需指定完整路径。
  execlp("ps","ps","-f",(char*)0);
//允许自定义新程序的环境变量，而非使用当前进程的环境变量。程序的完整路径（同 execl）。
//最后一个参数 envp：自定义的环境变量数组（格式为 {"KEY=VALUE", ..., (char*)0}）。
  char*myenvp[]={"KEY=VALUE",0};
  execle(path,"ps","-f",(char*)0,envp);
//path：程序的完整路径（同 execl）。
//argv：参数数组，格式为 {"程序名", "参数1", ..., (char*)0}。
  char*myargv[]={"ps","-f",0};
  execv(path,myargv);
//结合了 v（数组传参）和 p（自动查 PATH）的特性。
//file：程序名（从 PATH 中查找）。
//myargv：参数数组（同 execv）
  execvp(file,myargv);
//最底层的进程替换函数 
//"usr/bin/ps/"第一个参数为可执行文件的路径（绝对路径或相对路径）
//myargv命令参数数组（如 ["ls", "-l", NULL]），数组末尾必须以 NULL 结束。
//envp环境变量数组
  execve("/usr/bin/ps",myargv,envp);

具体想要学习exec可以参考LIUNX 11进程替换

扩展：

获取用户信息：

getuid()

getuid() 是 Unix/Linux 系统中用于获取当前进程实际用户 ID（UID） 的系统调用函数，定义在 <unistd.h> 头文件中。实际用户 ID 用于标识进程的所有者，是系统进行权限检查的重要依据。

UID 是系统中用于唯一标识用户的整数：

0：超级用户（root），拥有系统最高权限。

1~999：系统用户（如 daemon、ftp 等，用于运行系统服务）。

1000+：普通用户（由管理员创建的用户账号）。

getpwuid(uid):
cpp 复制代码 
#include<sys/types.h>
#include<pwd.h>
struct passwd *getpwuid(uid_t uid);
成功：返回指向 struct passwd 结构体的指针（该结构体由系统静态分配，后续调用可能覆盖内容）。
失败：返回 NULL，并设置 errno（如 UID 不存在时，errno 为 ESRCH）。
getcwd()

getcwd()是 C 语言中用于获取当前工作目录（Current Working Directory）绝对路径的标准库函数。

bash 复制代码 
#include <unistd.h>

char *getcwd(char *buf, size_t size);

  • 参数说明：

    • buf：用于存储当前目录路径的缓冲区。若为 NULL，函数会自动分配足够大小的内存。
    • size：缓冲区的大小（字节数）。若 buf 为 NULL，size 需设为 0。

  • 返回值：

    • 成功：返回指向存储路径的缓冲区指针（与 buf 相同，或函数分配的内存）。
    • 失败：返回 NULL，并设置 errno（如路径过长、权限不足）
gethostname();

gethostname()获取当前主机信息

颜色实现

cpp 复制代码 
// 定义颜色和样式常量
#define RESET "\033[0m"
#define RED "\033[31m"
#define GREEN "\033[32m"
#define BOLD "\033[1m"
#define YELLOW_BACKGROUND "\033[43m"
#define BLUE "\033[34m"

字符串分割函数strtok()

在 C 语言中，strtok（string tokenize，字符串分割）是用于按指定分隔符拆分字符串 的标准库函数，定义在 <string.h> 头文件中，广泛用于解析命令行参数、日志文件、CSV 数据等场景。其核心特点是通过 "替换分隔符为字符串结束符 \0" 实现拆分，并通过静态变量记录分割位置，支持多轮分割。

复制代码 
char *strtok(char *str, const char *delim);

str：待分割的字符串。

首次调用时：传入完整的待分割字符串（如 "a,b;c d"）。

后续调用时：传入 NULL，strtok 会通过内部静态变量读取上一次分割的 "中断位置"，继续分割剩余字符串。

delim ：分隔符集合（字符串形式），例如 ",; " 表示 "逗号、分号、空格" 均为分隔符。

返回值:

成功：返回当前拆分出的 "子串（token）" 的指针。

失败 / 分割结束：返回 NULL（表示已无更多子串可拆分）。

  • 首次调用时，strtok 从 str 开头跳过连续分隔符，找到第一个非分隔符字符（子串的起始位置）。
  • 继续向后扫描，遇到第一个分隔符时，将该分隔符替换为 \0（使当前子串终止），并记录下一个字符的位置（供后续调用使用）。
  • 后续调用传入 NULL 时，strtok 从上次记录的位置继续重复上述过程，直到字符串末尾。

mybash实现步骤

1.创建打印命令终端提示符

实现结果：

我们封装一个Print函数用来实现终端打印函数

first:我们使用getuid函数获取当前实际用户UID并用char*变量a识别是普通用户还是超级管理员

second:用struct passwd* ptr接受当前用户UID的各种信息，用getpwuid函数实现

third:使用getcwd函数实现获取当前目录路径

forth:使用gethostname获取当前主机信息

fifth:在printf函数中添加颜色。

cpp 复制代码 
void Print(){
int uid=getuid();
    char*a="$";
    if(uid==0){
        a="#";
    }
    struct passwd*ptr=getpwuid(uid);
    if(ptr==NULL){
        printf("$");
        fflush(stdout);
        return;
    }
     char fixed_buf[1024];
    if (getcwd(fixed_buf, sizeof(fixed_buf)) == NULL) {
        perror("固定缓冲区获取目录失败（可能路径过长）");
        return 1;
    }
    char hostname[128];
    gethostname(hostname,127);
    printf("%s%s%s%s:~%s$%s%s%s ",BOLD,GREEN,ptr->pw_name,hostname,BLUE,fixed_buf,RESET,a);
    fflush(stdout);
}

2.键盘输入信息分解函数

first:buff为键盘输入函数，s为需要存入的参数数组

second:使用strtok进行分割

cpp 复制代码 
char* get_str(char*buff,char**s){
    if(buff==NULL||s==NULL){
        return NULL;
    }
    int i=0;
    char*a=strtok(buff," ");
    while(a!=NULL){
        s[i++]=a;
        a=strtok(NULL," ");
    }
    return s[0];
}

3.主函数实现

first:我们从键盘中输入需要执行的命令并将其保存在buff中，并将输入的\n换成\0

second:我们利用进程替换函数execvp只需要路径名和参数数组即可

third:我们利用自己实现的字符串分割函数,用get_str函数获取路径名,参数列表保存在myargv中

forth:使用fork创建新进程，pid==0execvp替换

fifth:使用wait()函数等待子进程结束

cpp 复制代码 
int main(){
    while(1){
    Print();
    char buff[128]={0};
    fgets(buff,127,stdin);
     buff[strlen(buff)-1]=0;
    if(buff[0]=='\0'){
        printf("\n");
        continue;
    }
    char*myargv[128]={0};
    char*cwd=get_str(buff,myargv);
    pid_t pid=fork();
    if(pid==-1){
    perror("pid err");
    exit(1);
}
    if(pid==0){
    execvp(cwd,myargv);
    perror("exec err");
    exit(0);
    }
    wait(NULL);
}
    exit(0);
}

完整代码：

cpp 复制代码 
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<pwd.h>
#include<sys/wait.h>
// 定义颜色和样式常量
#define RESET "\033[0m"
#define RED "\033[31m"
#define GREEN "\033[32m"
#define BOLD "\033[1m"
#define YELLOW_BACKGROUND "\033[43m"
#define BLUE "\033[34m"
char* get_str(char*buff,char**s){
    if(buff==NULL||s==NULL){
        return NULL;
    }
    int i=0;
    char*a=strtok(buff," ");
    while(a!=NULL){
        s[i++]=a;
        a=strtok(NULL," ");
    }
    return s[0];
}
void Print(){
    int uid=getuid();
    char*a="$";
    if(uid==0){
        a="#";
    }
    struct passwd*ptr=getpwuid(uid);
    if(ptr==NULL){
        printf("$");
        fflush(stdout);
        return;
    }
     char fixed_buf[1024];
    if (getcwd(fixed_buf, sizeof(fixed_buf)) == NULL) {
        perror("固定缓冲区获取目录失败（可能路径过长）");
        return 1;
    }
    char hostname[128];
    gethostname(hostname,127);
    printf("%s%s%s%s:~%s$%s%s%s ",BOLD,GREEN,ptr->pw_name,hostname,BLUE,fixed_buf,RESET,a);
    fflush(stdout);
}
int main(){
    while(1){
    Print();
    char buff[128]={0};
    fgets(buff,127,stdin);
     buff[strlen(buff)-1]=0;
    if(buff[0]=='\0'){
        printf("\n");
        continue;
    }
    char*myargv[128]={0};
    char*cwd=get_str(buff,myargv);
    pid_t pid=fork();
    if(pid==-1){
    perror("pid err");
    exit(1);
}
    if(pid==0){
    execvp(cwd,myargv);
    perror("exec err");
    exit(0);
    }
    wait(NULL);
}
    exit(0);
}
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