一、引言
Shell命令解釋程序中元字符的處理是shell中一個強大的功能，利用對各種字符的不同解釋可以充分挖掘出內核的各種強大的潛能。例如利用“&”符號啓動併發的後臺進程，利用“<”、“>”符號啓動I/O重定向，利用“|”啓動管道讀寫等。同樣也可以實現其他一些元字符的功能，如“*”通配符，“;”連接符等。
二、實驗內容
問題A
實現一個能處理前後臺運行命令的shell
問題B
實現一個帶有管道功能的shell
問題C
實現一個能處理I/O重定向的shell
問題D
實現一個能在一行上處理多條命令的shell
三、實驗代碼
/*****************************************
*
* Shell命令解釋系統
*
* Copyright: (C) 2018.4.14 by shaomingshan
*
* Compile: gcc -I/usr/include -lreadline -g -o main main.c
*
* Execute: ./main
* ps aux | sort | uniq > aaa
* cat aaa
*
*****************************************/
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <readline/readline.h>
#include <sys/stat.h>
#include <wait.h>
#define LS 1024
#define DELIM "<>;|"
int lineeof(char * str) {
/* 判斷命令是否完成輸入 */
int len = strlen(str);
while (str[len-1] == 32) len--;
if (str[len-1] == 92) {
str[len-1] = '\0';
return 0;
}
return 1;
}
void exec(char * cmd) {
/* 執行命令 */
char *eargv[16];
int i = 0;
eargv[i] = strtok(cmd, " ");
while (eargv[i++] != NULL) {
eargv[i] = strtok(NULL, " ");
}
eargv[i] = 0;
execvp(eargv[0], eargv);
}
char * trim(char *str) {
/* 去前後空白 */
int l = 0;
int r = strlen(str)-1;
while (str[l] == ' ') l++;
while (str[r] == ' ') r--;
str[r+1] = '\0';
return &str[l];
}
void next_cmd(char *str, int *i) {
/* 找到下一個分命令開始地方 */
for (; *i < strlen(str); ++*i) {
if (str[*i+1]==';') break;
}
}
int main() {
char *line, *temp, *raw, *flow;
char *filein, *fileout, *cmd;
char nil;
int i, argc, status, in_arg, jobs=0;
int is_bkg, is_pip, k=0;
pid_t pid[3], bpid[3];
char *argv[LS/8];
char *fifo[3] = {"fifo0", "fifo1", "fifo2"};
raw = (char *) malloc(LS);
line = (char *) malloc(LS);
temp = (char *) malloc(LS);
flow = (char *) malloc(LS/8);
cmd = NULL; // 存放命令主體
filein = NULL; // 重定向輸入
fileout = NULL; // 重定向輸出
for (i=0;i<3;++i) {
unlink(fifo[i]);
mkfifo(fifo[i], 0666);
}
while (1) {
raw = trim(readline("$> "));
if (!strlen(raw)) continue; // 空行
if (!strcmp(raw,"exit")) break; // exit命令
while (!lineeof(raw)) {
// 命令是否結束，"\"符號
raw = strcat(raw, readline(" > "));
}
memset(line, 0, LS);
memcpy(line, raw, strlen(raw));
argc = 0;
is_pip = 0;
in_arg = -1;
temp = strtok(line, DELIM);
while (temp != NULL) {
in_arg += strlen(temp)+1;
flow[argc] = raw[in_arg];
argv[argc++] = trim(temp);
temp = strtok(NULL, DELIM);
}
flow[argc-1] = ';';
flow[argc] = '\0';
for (i = 0; i < strlen(flow); ++i) {
switch (flow[i]) {
case ';':
// 判斷是否後臺
nil = argv[i][strlen(argv[i])-1];
is_bkg = nil=='&'? 1 : 0;
case '|':
cmd = cmd? cmd : argv[i]; // 存儲命令
// exec無法處理cd命令，只能單獨處理
if (strstr(cmd, "cd")==cmd) {
// 字符串首爲cd
if (strlen(cmd)==2) {
// HOME
chdir("/home/fio");
} else if (cmd[2]==' ') {
// 且有參數，命令是trim過的
char * dir = &cmd[3];
chdir(dir);
}
} else {
pid[k] = fork();
if (pid[k] == 0) {
// input 管道輸入優先於重定向來源
if (is_pip) {
stdin = freopen(fifo[k], "r", stdin);
} else if (filein) {
stdin = freopen(filein, "r", stdin);
}
// output 重定向文件優先於管道
k = (k+1)%3; // 輪轉一下
if (fileout) {
stdout = freopen(fileout, "w", stdout);
if (flow[i]=='|') {
// ls > b | wc
// 需要打開管道再關閉
int fd = open(fifo[k], O_WRONLY);
close(fd);
}
} else if (flow[i]=='|') {
stdout = freopen(fifo[k], "w", stdout);
}
exec(cmd); // 執行命令
} else {
if (is_pip) {
// 回收，如果當前是管道則不回收，交給下一個子進程執行再回收
waitpid(pid[(k+2)%3], &status, 0);
if (status != 0) {
printf("error: exit with code %d[%d]\n", status, pid[(k+2)%3]);
// 跳到下一個分命令
next_cmd(flow, &i);
}
}
if (!is_bkg && (flow[i]!='|'||fileout)) {
// 回收前一個管道命令子進程
waitpid(pid[k], &status, 0);
if (status != 0) {
printf("Error: exit with code %d[%d]\n", status, pid[k]);
next_cmd(flow, &i);
}
} else if (is_bkg) {
bpid[jobs++] = pid[k]; // 存放後臺命令，未完全實現
}
is_pip = flow[i] == '|'? 1:0;
k = (k+1)%3;
cmd = NULL;
filein = NULL;
fileout = NULL;
}
}
break;
case '>':
cmd = cmd ? cmd : argv[i];
fileout = argv[i+1];
break;
case '<':
if (!cmd) cmd = argv[i];
filein = argv[i+1];
break;
default:
printf("Syntax Error\n");
exit(-1);
}
}
}
}
四、運行結果
如有錯誤請指正