Linux Shell开发实战：从零打造命令行工具

前言：

通过我们之前对Linux的学习，今天来利用所学知识做出来一个可执行程序（一个简单的shell）。

一.程序所需要用到的工具

1.getcmd：返回当前工作目录的路径。

复制代码

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

他的两个参数分别是所存储的空间以及buf的空间大小。

2.snprintf

int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);

char *str：指向目标缓冲区的指针，用于存储生成的字符串。

size_t size ：最关键的参数 。指定缓冲区的大小（能存放的最大字符数，包括结尾的 \0）。函数最多会写入 size - 1 个字符，然后在末尾自动添加 \0。const char *format ：格式化字符串（和 printf 用法完全一样，如 "Hello %s"）。

...：可变参数，要格式化的变量。

主要的作用是将想要在屏幕上打出的内容放到str中，str为自己常见的一个数组。size为这个数组的大小。

3.std::string::npos用于检查在一个字符串中是否没有找到指定的字符或子串一般与rfind搭配使用，如果rfind没有找到则会返回npos。

4.find和rfind

find 和 rfind 都是 C++ std::string 中用于查找的成员函数，主要区别在于查找方向 和返回结果。

主要区别

特性	`find()`	`rfind()`
查找方向	从左到右（正向）	从右到左（反向）
返回位置	第一次出现的位置	最后一次出现的位置
默认起始位置	从索引0开始	从字符串末尾开始

5.substr

复制代码

string substr(size_t pos = 0, size_t count = npos) const;

substr 是 C++ std::string 中的一个成员函数 ，用于提取字符串中的子串。

参数1 pos：起始位置（默认从0开始）
参数2 count：要提取的字符数（默认到字符串末尾）
返回值：提取出的新字符串

6.fgets（）

char *fgets(char *str, int n, FILE *stream);

fgets 是 C 语言标准库中的一个文件输入函数 ，用于从文件流中读取一行字符串。

str：存储读取内容的字符数组（缓冲区）
n ：最多读取的字符数（包括最后的 \0）
stream ：文件流指针（如 stdin 或打开的文件）

7.strtuk

复制代码

char *strtok(char *str, const char *delim);

str：要分割的字符串（第一次调用）（当多次分割同一个字符串时第二次之后传的参数为nullptr）
delim：分隔符集合（字符串，包含所有可能的分隔字符）
返回值 ：指向当前找到的令牌的指针，如果没有更多令牌则返回 NULL

8.waitpid

复制代码

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

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

pid：指定要等待的进程
- > 0：等待指定 PID 的子进程
- -1：等待任意子进程（同 wait）
- 0：等待与调用进程同一进程组的任意子进程
- < -1：等待进程组 ID 为 |pid| 的任意子进程
status ：存储子进程退出状态的指针（可为 NULL）
options ：控制等待行为的选项（常用：WNOHANG、WUNTRACED）（一般阻塞等待时传0即可，
复制代码
```
WNOHANG为非阻塞时等待）
```

宏	作用	使用条件
`WIFEXITED(status)`	检查是否正常退出	总是先调用
`WEXITSTATUS(status)`	获取退出码	`WIFEXITED` 为真时

返回值

成功：返回状态改变的子进程 PID
WNOHANG 且无子进程退出 ：返回 0
出错：返回 -1

9.chdir

复制代码

#include <unistd.h>

int chdir(const char *path);

chdir 是 UNIX/Linux 系统中用于改变当前工作目录的系统调用。

参数说明

path：要切换到的目录路径（绝对路径或相对路径）

返回值

成功：返回 0
失败：返回 -1，并设置 errno 错误码

10.environ

environ 是一个全局变量 ，用于访问进程的环境变量 。它是一个字符串数组，每个字符串都是 "key=value" 格式，以 NULL 结尾。

二.正文代码

cpp 复制代码

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<string>
#include<unistd.h>
#include<cstring>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
using namespace std;
const int basesize=1024;
const int garsum=64;
const int envnum=64;
char *gargv[garsum];
int gargc=0;
int lastcode=0;
char*genv[envnum];
char* pwd[basesize];
char* pwdnev[basesize];
string GetUserName()
{
    string Username=getenv("USER");
    return Username.empty()?"done":Username;
}

string HostName()
{
    string Hostname=getenv("HOSTNAME");
    return Hostname.empty()?"none":Hostname;
}
string Getpwd()
{    

   // if(nullptr==getcmd(pwd,sizeof(pwd)))return "Done";

    string Mypwd=getenv("PWD");
    return Mypwd.empty()?"done":Mypwd;
}
string Lastdir()
{
    string str=Getpwd();
    if(str=="/"||str=="done")return str;
    size_t jud=str.rfind("/");
    if(jud==std::string::npos)return str;
    return str.substr(jud+1);
}
string Makecommandline()
{
    char comandline[basesize];
    snprintf(comandline,sizeof(comandline)-1,"[%s@%s %s]#",GetUserName().c_str(),HostName().c_str(),Lastdir().c_str());
    return comandline;
}
void  PriontComLine()
{
    printf("%s",Makecommandline().c_str());
    fflush(stdout);
}
bool GetcommanLine(char buffer[],int size)
{
   char*pos= fgets(buffer,size,stdin);
    if(!pos)
    {
        perror("fgets");
        return false;
    }
    buffer[strlen(buffer)-1]=0;
    if(strlen(buffer)==0)return false;
    return true;
}

void AnalyCommanLine(char command_buffer[],int size)
{
    (void)size;
    memset(gargv,0,sizeof(gargv));
    gargc=0;
    const char* flag=" ";
    gargv[gargc++]=strtok(command_buffer,flag);
    while ((bool)( gargv[gargc++]=strtok(nullptr,flag)));
    gargc--;
}
void debug()
{
    int i=0;
    for( i=0;gargv[i];i++)
    {
        printf("%s\n",gargv[i]);
    }
}
bool ExecuteCommand()
{
    pid_t id=fork();
    if(id<0)
    {
        return false;
    }
    if(id==0)
    {
        //子进程
        execvp(gargv[0],gargv);
        exit(1);
    }
    int statue=0;
    pid_t rid=waitpid(id,&statue,0);
    if(rid>0)
    {
        //等待成功
        if(WIFEXITED(statue))
        {
            lastcode=WEXITSTATUS(statue);
        }
        else{
            lastcode=100;
        }
        return true;
    }
    return false;
}
void Addenv(const char * item)
{
    int index=0;
    while(genv[index])
    {
        index++;
    }
    genv[index]=(char*)malloc(strlen(item)+1);
    strncpy(genv[index],item,strlen(item)+1);
    genv[++index]=nullptr;
}
bool CheckCommand()
{
    if(strcmp(gargv[0],"cd")==0)
    {
        if(gargc==2)
        {
            chdir(gargv[1]);
            lastcode=0;
        }
        else{
            lastcode=1;
        }
        return true;
    }
    else if(strcmp(gargv[0],"export")==0)
    {
        if(gargc==2)
        {
            Addenv(gargv[1]);
            lastcode=0;
        }
        else{
            lastcode=1;
        }
        return true;
    }
    else if(strcmp(gargv[0],"env")==0)
    {
        int index=0;
        printf("%s\n",genv[index]);
        while(genv[index])
        {
            printf("%s\n",genv[index]);
            index++;
        }
        lastcode=0;
        return true;
    }
    return false;
}
void InintEnv()
{
    extern char**environ;
    int index=0;
    while(environ[index])
    {
        genv[index]=(char*)malloc(strlen(environ[index])+1);
        strncpy(genv[index],environ[index],strlen(environ[index])+1);
        index++;
    }
    genv[index]=nullptr;
}
int main()
{
    InintEnv();
    char command_buffer[basesize];
    while(true)
    {
        //打印命令行
        PriontComLine();
        //获取用户指令
        if(!GetcommanLine(command_buffer,basesize))
        {
            continue;
        }
        AnalyCommanLine(command_buffer,strlen(command_buffer));
        //debug();
        if(CheckCommand())
        {
            continue;
        }
        ExecuteCommand(); 
    }
    return 0;
}