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【Linux初阶】进程替换的应用
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🌟hello，各位读者大大们你们好呀🌟 🍭🍭系列专栏：【Linux初阶】 ✒️✒️本篇内容：使用代码手段实现一个简易的命令行解释器，其中功能包括：打印输出提示符、获取用户输入、字符串切割、执行命令、ls指令下拥有颜色提示、cd、echo； 🚢🚢作者简介：计算机海洋的新进船长一枚，请多多指教( •̀֊•́ ) ̖́- 文章目录 前言一、回顾execvp的应用方式二、打印输出提示符三、获取用户输入四、字符串切割五、执行命令六、ls添加颜色七、实现 cd八、实现echo结语 前言本篇文章建立在学习完进程替换的基础知识之上，如果有小伙伴对进程替换的知识不清楚，可以参考我的这篇文章：【Linux初阶】进程程序替换 | 初识、原理、函数、应用 & makefile工具的多文件编译 一、回顾execvp的应用方式在我们学习程序替换基础知识的过程中，我们曾经接触过 execvp函数： 代码示例 #include #include #include #include #include #include int main(int argc, char* argv[]) { printf("process is running...\n"); pid_t id = fork(); assert(id != -1); if (id == 0) { sleep(1); // execvp传递方法如下 // ./exec ls -a -l -> "./exec" "ls" "-a" "-l" execvp(argv[1], &argv[1]); exit(1); //must failed } int status = 0; pid_t ret = waitpid(id, &status, 0); if (ret > 0) printf("wait success: exit code: %d, sig: %d\n", (status >> 8) & 0xFF, status & 0x7F); }
它实现了用我们自己的程序替换shell的指令，那么如果我们可以将运行的方式进一步简化，那么不就可以变成一个简易的 shell了吗？ 下面，我将会带着大家结合相关知识，去制作一个简易的命令行解释器。首先，我们创建文件 myshell.c 和 Makefile，在里面进行代码的书写。 二、打印输出提示符 Makefile文件编写
完成之后可以输出提示符，在提示符后可以输入其他指令。 三、获取用户输入 #include #include //fgets #include #include #include #include //断言 #define NUM 1024 char lineCommand[NUM]; int main() { // 输出提示符 printf("用户名@主机名 当前路径# "); fflush(stdout); // 获取用户输入, 输入完成的时候，输入\n char* s = fgets(lineCommand, sizeof(lineCommand) - 1, stdin); assert(s != NULL); (void)s; printf("test : %s\n", lineCommand); }
通过运行我们发现，输入指令后按回车，它把我们的回车也读取进去了，导致打印时会有一行空行，我们需要将字符串末尾处的 /n除去。 #include #include #include #include #include #include #include #define NUM 1024 char lineCommand[NUM]; int main() { // 输出提示符 printf("用户名@主机名 当前路径# "); fflush(stdout); // 获取用户输入, 输入完成的时候，输入\n char* s = fgets(lineCommand, sizeof(lineCommand) - 1, stdin);//#include assert(s != NULL);//#include (void)s; // 清除最后一个\n , abcd\n lineCommand[strlen(lineCommand) - 1] = 0; // 将最后的\n变为0 printf("test : %s\n", lineCommand); }
我们发现，空行消失了！ 四、字符串切割在实际应用中，我们需要对完整的字符串进行切割，使它变成一个一个的子串，方便计算机读取（“ls -a -l -i” -> “ls” “-a” “-l” “-i”），我们可以创建指针数组、调用C语言中的 strtok接口完成字符串切割。 #include #include //strtok #include #include #include #include #include #define NUM 1024 #define OPT_NUM 64 //新的宏 char lineCommand[NUM]; char *myargv[OPT_NUM]; //指针数组 int main() { // 输出提示符 printf("用户名@主机名 当前路径# "); fflush(stdout); // 获取用户输入, 输入的时候，输入\n char* s = fgets(lineCommand, sizeof(lineCommand) - 1, stdin); assert(s != NULL); (void)s; // 清除最后一个\n , abcd\n lineCommand[strlen(lineCommand) - 1] = 0; // ? //printf("test : %s\n", lineCommand); // "ls -a -l -i" -> "ls" "-a" "-l" "-i" -> 1->n // 字符串切割 myargv[0] = strtok(lineCommand, " ");//第一次分割，要传入字符串+分隔符 int i = 1; // 如果没有子串了，strtok会返回NULL, myargv[end] = NULL while (myargv[i++] = strtok(NULL, " "));//第二次分割，要传入NULL+分隔符 // 测试是否成功, 条件编译 - 可以结合下文理解，这里不影响 #ifdef DEBUG for(int i = 0 ; myargv[i]; i++) { printf("myargv[%d]: %s\n", i, myargv[i]); } #endif }Makefile文件修改（添加一个宏，为了实现条件编译）
通过测试，我们发现完成了字符串分割。但是，新的问题又出现了，我们的命令行只跑一次吗？当然不是，因此我们要添加一个死循环，保证命令行能多次输入。 #include #include #include #include #include #include #include #define NUM 1024 #define OPT_NUM 64 char lineCommand[NUM]; char *myargv[OPT_NUM]; //指针数组 int main() { while(1) { // 输出提示符 printf("用户名@主机名 当前路径# "); fflush(stdout); // 获取用户输入, 输入的时候，输入\n char *s = fgets(lineCommand, sizeof(lineCommand)-1, stdin); assert(s != NULL); (void)s; // 清除最后一个\n , abcd\n lineCommand[strlen(lineCommand)-1] = 0; // ? //printf("test : %s\n", lineCommand); // "ls -a -l -i" -> "ls" "-a" "-l" "-i" -> 1->n // 字符串切割 myargv[0] = strtok(lineCommand, " "); int i = 1; // 如果没有子串了，strtok->NULL, myargv[end] = NULL while(myargv[i++] = strtok(NULL, " ")); // 测试是否成功, 条件编译 #ifdef DEBUG for(int i = 0 ; myargv[i]; i++) { printf("myargv[%d]: %s\n", i, myargv[i]); } #endif } }
至此，我们支持了命令行的多次输入。 五、执行命令我们选择 execvp来获取数据，因为它带有v、p，不用输入具体的路径，只需要目标文件+执行选项（数组）即可。 #include #include #include #include #include #include #include #define NUM 1024 #define OPT_NUM 64 char lineCommand[NUM]; char *myargv[OPT_NUM]; //指针数组 int main() { while(1) { // 输出提示符 printf("用户名@主机名 当前路径# "); fflush(stdout); // 获取用户输入, 输入的时候，输入\n char *s = fgets(lineCommand, sizeof(lineCommand)-1, stdin); assert(s != NULL); (void)s; // 清除最后一个\n , abcd\n lineCommand[strlen(lineCommand)-1] = 0; // ? //printf("test : %s\n", lineCommand); // "ls -a -l -i" -> "ls" "-a" "-l" "-i" -> 1->n // 字符串切割 myargv[0] = strtok(lineCommand, " "); int i = 1; if(myargv[0] != NULL && strcmp(myargv[0], "ls") == 0) { myargv[i++] = (char*)"--color=auto"; } // 如果没有子串了，strtok->NULL, myargv[end] = NULL while(myargv[i++] = strtok(NULL, " ")); // 测试是否成功, 条件编译 #ifdef DEBUG for(int i = 0 ; myargv[i]; i++) { printf("myargv[%d]: %s\n", i, myargv[i]); } #endif // 执行命令 pid_t id = fork(); assert(id != -1); if(id == 0) { execvp(myargv[0], myargv);//目标文件+执行选项（数组） exit(1);//继续往后执行，说明替换失败，直接返回 } int status = 0; pid_t ret = waitpid(id, &status, 0); //进程等待 } }
至此，我们已经完成了一个最简单的shell了。当然，后面还有一些细节需要补充，让我们的shell更完善。 六、ls添加颜色输入指令不能为空；ls指令下，添加颜色标识目录或文件： #include #include #include #include #include #include #include #define NUM 1024 #define OPT_NUM 64 char lineCommand[NUM]; char *myargv[OPT_NUM]; //指针数组 int main() { while(1) { // 输出提示符 printf("用户名@主机名 当前路径# "); fflush(stdout); // 获取用户输入, 输入的时候，输入\n char *s = fgets(lineCommand, sizeof(lineCommand)-1, stdin); assert(s != NULL); (void)s; // 清除最后一个\n , abcd\n lineCommand[strlen(lineCommand)-1] = 0; // ? //printf("test : %s\n", lineCommand); // "ls -a -l -i" -> "ls" "-a" "-l" "-i" -> 1->n // 字符串切割 myargv[0] = strtok(lineCommand, " "); int i = 1; if(myargv[0] != NULL && strcmp(myargv[0], "ls") == 0)//输入指令不能为空；ls指令下，添加颜色标识目录或文件 { myargv[i++] = (char*)"--color=auto"; //添加颜色在这里！！！ } // 如果没有子串了，strtok->NULL, myargv[end] = NULL while(myargv[i++] = strtok(NULL, " ")); // 测试是否成功, 条件编译 #ifdef DEBUG for(int i = 0 ; myargv[i]; i++) { printf("myargv[%d]: %s\n", i, myargv[i]); } #endif // 执行命令 pid_t id = fork(); assert(id != -1); if(id == 0) { execvp(myargv[0], myargv); exit(1); } int status = 0; pid_t ret = waitpid(id, &status, 0); } }
通过实验发现，我们自己制作的简易 shell输入cd.. 后路径不变，接下来我们就来实现 cd。在实现路径转换时，我们要清楚，当前路径是什么，实际上，当前路径就是进程的工作目录。 ls /proc/进程pid -al #查看进程属性的命令为什么我们自己的 shell不能 cd呢？因为我们在fork创建子进程后，是在子进程中进行目录更改的，子进程拥有自己的工作目录，子进程目录的更改不影响父进程的工作目录，在子进程结束后，我们用的依旧是父进程，即shell。也就是说，在我们cd之后，再输入pwd指令，路径不会改变，因为pwd又是父进程创建的另一个子进程去执行的了！ 当前的工作目录可以被修改，我们可以用 chdir更改当前目录。 #include #include #include #include #include #include #include #define NUM 1024 #define OPT_NUM 64 char lineCommand[NUM]; char *myargv[OPT_NUM]; //指针数组 int main() { while(1) { // 输出提示符 printf("用户名@主机名 当前路径# "); fflush(stdout); // 获取用户输入, 输入的时候，输入\n char *s = fgets(lineCommand, sizeof(lineCommand)-1, stdin); assert(s != NULL); (void)s; // 清除最后一个\n , abcd\n lineCommand[strlen(lineCommand)-1] = 0; // ? //printf("test : %s\n", lineCommand); // "ls -a -l -i" -> "ls" "-a" "-l" "-i" -> 1->n // 字符串切割 myargv[0] = strtok(lineCommand, " "); int i = 1; if(myargv[0] != NULL && strcmp(myargv[0], "ls") == 0) { myargv[i++] = (char*)"--color=auto"; } // 如果没有子串了，strtok->NULL, myargv[end] = NULL while(myargv[i++] = strtok(NULL, " ")); // 如果是cd命令，不需要创建子进程,让shell自己执行对应的命令，本质就是执行系统接口 // 像这种不需要让我们的子进程来执行，而是让shell自己执行的命令 --- 内建/内置命令 if(myargv[0] != NULL && strcmp(myargv[0], "cd") == 0) { if(myargv[1] != NULL) chdir(myargv[1]);// chdir(需要更改的路径) continue; } // 测试是否成功, 条件编译 #ifdef DEBUG for(int i = 0 ; myargv[i]; i++) { printf("myargv[%d]: %s\n", i, myargv[i]); } #endif // 内建命令 --> echo // 执行命令 pid_t id = fork(); assert(id != -1); if(id == 0) { execvp(myargv[0], myargv); exit(1); } int status = 0; pid_t ret = waitpid(id, &status, 0); } } 八、实现echo #include #include #include #include #include #include #include #define NUM 1024 #define OPT_NUM 64 char lineCommand[NUM]; char *myargv[OPT_NUM]; //指针数组 int lastCode = 0; //这里添加了变量方便输出 int lastSig = 0; int main() { while(1) { // 输出提示符 printf("用户名@主机名 当前路径# "); fflush(stdout); // 获取用户输入, 输入的时候，输入\n char *s = fgets(lineCommand, sizeof(lineCommand)-1, stdin); assert(s != NULL); (void)s; // 清除最后一个\n , abcd\n lineCommand[strlen(lineCommand)-1] = 0; // ? //printf("test : %s\n", lineCommand); // "ls -a -l -i" -> "ls" "-a" "-l" "-i" -> 1->n // 字符串切割 myargv[0] = strtok(lineCommand, " "); int i = 1; if(myargv[0] != NULL && strcmp(myargv[0], "ls") == 0) { myargv[i++] = (char*)"--color=auto"; } // 如果没有子串了，strtok->NULL, myargv[end] = NULL while(myargv[i++] = strtok(NULL, " ")); // 如果是cd命令，不需要创建子进程,让shell自己执行对应的命令，本质就是执行系统接口 // 像这种不需要让我们的子进程来执行，而是让shell自己执行的命令 --- 内建/内置命令 if(myargv[0] != NULL && strcmp(myargv[0], "cd") == 0) { if(myargv[1] != NULL) chdir(myargv[1]); continue; } //实现echo - 在这里！！！ if(myargv[0] != NULL && myargv[1] != NULL && strcmp(myargv[0], "echo") == 0) { if(strcmp(myargv[1], "$?") == 0) { printf("%d, %d\n", lastCode, lastSig); } else { printf("%s\n", myargv[1]); } continue; } // 测试是否成功, 条件编译 #ifdef DEBUG for(int i = 0 ; myargv[i]; i++) { printf("myargv[%d]: %s\n", i, myargv[i]); } #endif // 内建命令 --> echo // 执行命令 pid_t id = fork(); assert(id != -1); if(id == 0) { execvp(myargv[0], myargv); exit(1); } int status = 0; pid_t ret = waitpid(id, &status, 0); assert(ret > 0); (void)ret; lastCode = ((status>>8) & 0xFF);//将status传换成数字信号 lastSig = (status & 0x7F); } }
🌹🌹 简易命令行解释器的实现 的知识大概就讲到这里啦，博主后续会继续更新更多C++的相关知识，干货满满，如果觉得博主写的还不错的话，希望各位小伙伴不要吝啬手中的三连哦！你们的支持是博主坚持创作的动力！💪💪 |
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