Linux编程实现一个简单的Shell

在linux中实现一个简单的命令解释程序，功能要求：

1）同时支持内部命令和外部命令，内部命令支持两个（cd、exit）

2）支持后台命令

首先解释一下上面的两个要求，实际上是三种情况：

1.如果是内部命令cd和exit，那么在父进程里直接分析执行

2.如果是外部命令，则创建一个子进程，再由子进程从path环境变量中查找相应的文件执行，此时shell会阻塞，等待子进程结束。

3.如果是后台命令，输入以&结束，它跟外部命令的最大区别是，后台命令创建了子进程后不需要调用wait(*status)，也就是不用等待子进程结束，这样就变成了后台进程。

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <sys/wait.h>#include <string.h>#include <errno.h>#define MAXLEN 80char cwd[MAXLEN];//当前工作目录char *prompt;char* parseCmd(char* cmd, char** argarr, int* argc){    enum states {S_START, S_INTOKEN, S_INQUOTES};    int numArgs = 0;//参数数目    int loop = 1;//循环标志    enum states state = S_START;//当前状态    int lastch;    while(loop)    {        switch(state)        {        case S_START:            if(*cmd == '"')            {                *argarr++ = cmd + 1;                numArgs++;                state = S_INQUOTES;            }            else if(*cmd == 0 || *cmd == ';')                loop = 0;            else if(*cmd <= ' ')//忽略ascii码表中的空格符及空格符前面的字符                *cmd = 0;            else            {                *argarr++ = cmd;                numArgs++;                state = S_INTOKEN;            }            break;        case S_INTOKEN:            if(*cmd == 0 || *cmd == ';')                loop = 0;            else if(*cmd <= ' ')            {                *cmd = 0;                state = S_START;            }            break;        case S_INQUOTES:            if(*cmd == 0)                loop = 0;            else if(*cmd == '"')            {                *cmd = 0;                state = S_START;            }            break;        }        cmd++;//指向下一个字符    }    *argarr = NULL;//最后一个参数指向空    if(argc != NULL) *argc = numArgs;    lastch = cmd[-1];    cmd[-1] = 0;    return lastch == ';' ? cmd : NULL;// 如果遇到分号则返回剩余的字符串作为下一条命令}int main(int argc, char** argv){    char cmd[80];    char* source = NULL;    char* arg[20];    int statval;    int numArgs;    while(1)    {        if(source == NULL)        {            getcwd(cwd,MAXLEN);            printf("%s$ ",cwd);            //读取命令            if((source = gets(cmd)) == NULL)                exit(0);        }        source = parseCmd(source, arg, &numArgs);        if(numArgs == 0) continue;        //是否退出程序        if(strcasecmp(arg[0], "exit") == 0)        {            exit(0);//不管exit后面是否还有参数，直接退出        }        if(!strcmp(arg[0],"cd"))//切换父进程的工作目录        {            chdir(arg[1]);            continue;        }        if(!strcmp(arg[numArgs-1],"&"))//后台命令        {            char* a[20];//临时变量            int k;            for(k=0;k<numArgs-1;k++)            {                a[k] = malloc(strlen(arg[k]) + 1);                strcpy(a[k],arg[k]);                //printf("%s ", a[k]);            }            a[k] = NULL;            if(fork() == 0)            {                if(execvp(a[0],a) == -1)// 执行失败                    fprintf(stderr, "exec %s failed: %s\n",argv[0],strerror(errno));                exit(1);//退出子进程            }            for(k=0;k<numArgs-1;k++);//释放内存                free(a[k]);            continue;        }        //创建子进程执行命令        if(fork() == 0)        {            if(execvp(arg[0],arg) == -1)// 执行失败                fprintf(stderr, "exec %s failed: %s\n",argv[0],strerror(errno));            exit(1);//退出子进程        }        wait(&statval);    }}

下面看一下运行结果：

内部命令：

外部命令：

可以看到，此时shell发生阻塞。

后台命令：

可以看到，此时shell并没有阻塞。

下面说一下代码结构，代码主要分两块：

1.解析命令，将命令行参数进行解析保存。这里用到跟编译原理的词法分析器一样的有穷自动机进行分析，将单词从字符流中取出并保存。

2.执行命令。判断是三种命令中的哪一种，如果是内部命令，则在父进程中调用相应函数；如果是外部命令，则调用execlp()执行，并在父进程中调用wait()等待子进程结束；如果是后台命令，则在第二种情况下只去掉wait()函数，不用等待子进程结束。

罗嗦多一句，在实现后台命令时，如果关闭shell，也就是父进程结束，子进程也结束了。但是在系统的bash里面，调用后台命令后，就算关闭shell，子进程依然可以运行。我猜想是shell创建子进程后，将其父进程改为根进程或某个只要操作系统运行就不会死的进程，所以就算shell关闭子进程也不会结束。