综合实例：用C语言实现一个自定义的shell程序

      一个shell需要实现若干功能，比如解释执行命令，支持输入输出重定向，支持管道，后台运行程序等。首先对要实现的功能做一个简要介绍：

      （1）输出重定向：就是把执行某命令后的结果输出到某个文件。例如：

ls -al > list.txt

      （2）输入重定向：这里的<不是类似于输出重定向中的操作符>，而是从文件中取出数据到指定的文件中。例如：

cat > newfile < test3

      上述命令将test3中的数据取出，然后输入到newfile这个文件中。

      （3）管道：就是先后执行2个命令，把前一个命令的结果当成后一个命令的输入。例如：

ls  -a | grep mysql

      上例就是先显示所有文件，然后在ls命令的显示结果里用grep命令查找包含mysql的文件。

      （4）命令后台运行：可以在命令结尾加一个&让此程序在后台运行，即使shell关闭也不影响程序的继续执行。

关键函数的功能及说明

      （1）void print_prompt()

本函数只打印myshell的提示符，即“myshell$$”。

      （2）void get_input(char *buf)

获得一条用户输入的待执行的命令，参数buf用于存放输入的命令。如果输入的命令过长（大于256个字符），则终止程序。命令以换行符“\n”作为结束标志。

      （3）void explain_input(char *buf, int *argcount, char arglist[100][256])

解析buf中存放的命令，把每个选项存放在arglist中。如输入的命令“ls -l /tmp”，则arglist[0]、arglist[1]、arglist[2]指向的字符串分别为“ls”、“-l”、“/tmp”。

      （4）do_cmd(int argcount, char arglist[100][256])

执行arglist中存放的命令，argcount为待执行命令的参数个数。

      （5）int find_command(char *command)

功能是分别在当前目录下、/bin、/usr/bin目录下查找命令的可执行程序。

myshell.c程序源代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <dirent.h>

#define normal 0 /* 一般的命令 */
#define out_redirect 1 /* 输出重定向 */
#define in_redirect 2 /* 输入重定向 */
#define have_pipe 3 /* 命令中有管道 */

void print_prompt(); /* 打印提示符 */
void get_input(char *); /* 得到输入的命令 */
//二维数组作为形参，必须指明列的数字
void explain_input(char *, int *, char a[ ][256]); /* 对输入命令进行解析 */
void do_cmd(int, char a[ ][256]); /* 执行命令 */
int find_command(char *); /* 查找命令中的可执行程序 */

int main(int argc, char **argv)
{
int i;
int argcount = 0;
char arglist[100][256];
char **arg = NULL;
char *buf = NULL;

buf = (char *)malloc(256);
if( buf == NULL ) {
perror("malloc failed");
exit(-1);
}

while(1) {
/* 将buf所指向的空间清零 */
memset(buf, 0, 256);
print_prompt();
get_input(buf);
/* 若输入的命令为exit或logout则退出本程序 */
if( strcmp(buf,"exit\n") == 0 || strcmp(buf,"logout\n") == 0 )
break;
for (i=0; i < 100; i++)
{
arglist[i][0]='\0';
}
argcount = 0;
explain_input(buf, &argcount, arglist);
do_cmd(argcount, arglist);
}

if(buf != NULL) {
free(buf);
buf = NULL;
}

exit(0);
}

void print_prompt()
{
printf("myshell$$ ");
}

/*获取用户输入*/
void get_input(char *buf)
{
int len = 0;
int ch;

ch = getchar();
while (len < 256 && ch != '\n') {
buf[len++] = ch;
ch = getchar();
}

if(len == 256) {
printf("command is too long \n");
exit(-1); /* 输入的命令过长则退出程序 */
}

buf[len] = '\n';
len++;
buf[len] = '\0';
}

/* 解析buf中的命令，将结果存入arglist中，命令以回车符号\n结束 */
/* 例如输入命令为"ls -l /tmp"，则arglist[0]、arglist[1]、arglsit[2]分别为ls、-l和/tmp */
void explain_input(char *buf, int *argcount, char arglist[100][256])
{
char *p = buf;
char *q = buf;
int number = 0;

while (1) {
if ( p[0] == '\n' )
break;

if ( p[0] == ' ' )
p++;
else {
q = p;
number = 0;
while( (q[0]!=' ') && (q[0]!='\n') ) {
number++;
q++;
}
strncpy(arglist[*argcount], p, number+1);
arglist[*argcount][number] = '\0';
*argcount = *argcount + 1;
p = q;
}
}
}

void do_cmd(int argcount, char arglist[100][256])
{
int flag = 0;
int how = 0; /* 用于指示命令中是否含有>、<、| */
int background = 0; /* 标识命令中是否有后台运行标识符& */
int status;
int i;
int fd;
char* arg[argcount+1];
char* argnext[argcount+1];
char* file;
pid_t pid;

/*将命令取出*/
for (i=0; i < argcount; i++) {
arg[i] = (char *) arglist[i];
}
arg[argcount] = NULL;

/*查看命令行是否有后台运行符*/
for (i=0; i < argcount; i++) {
if (strncmp(arg[i], "&",1) == 0) {
if (i == argcount-1) {
background = 1;
arg[argcount-1] = NULL;
break;
}
else {
printf("wrong command\n");
return ;
}
}
}

for (i=0; arg[i]!=NULL; i++) {
if (strcmp(arg[i], ">") == 0 ) {
flag++;
how = out_redirect;
if (arg[i+1] == NULL)
flag++;
}
if ( strcmp(arg[i],"<") == 0 ) {
flag++;
how = in_redirect;
if(i == 0)
flag++;
}
if ( strcmp(arg[i],"|")==0 ) {
flag++;
how = have_pipe;
if(arg[i+1] == NULL)
flag++;
if(i == 0 )
flag++;
}
}
/* flag大于1，说明命令中含有多个> ,<,|符号，本程序是不支持这样的命令的
或者命令格式不对，如"ls －l /tmp >" */
if (flag > 1) {
printf("wrong command\n");
return;
}

if (how == out_redirect) { /*命令只含有一个输出重定向符号> */
for (i=0; arg[i] != NULL; i++) {
if (strcmp(arg[i],">")==0) {
file = arg[i+1];
arg[i] = NULL;
}
}
}

if (how == in_redirect) { /*命令只含有一个输入重定向符号< */
for (i=0; arg[i] != NULL; i++) {
if (strcmp (arg[i],"<") == 0) {
file = arg[i+1];
arg[i] = NULL;
}
}
}

if (how == have_pipe) { /* 命令只含有一个管道符号| */
/* 把管道符号后门的部分存入argnext中，管道后面的部分是一个可执行的shell命令 */
for (i=0; arg[i] != NULL; i++) {
if (strcmp(arg[i],"|")==0) {
arg[i] = NULL;
int j;
for (j=i+1; arg[j] != NULL; j++) {
argnext[j-i-1] = arg[j];
}
argnext[j-i-1] = arg[j];
break;
}
}
}

if ( (pid = fork()) < 0 ) {
printf("fork error\n");
return;
}

switch(how) {
case 0:
/* pid为0说明是子进程，在子进程中执行输入的命令 */
/* 输入的命令中不含>、<和| */
if (pid == 0) {
if ( !(find_command(arg[0])) ) {
printf("%s : command not found\n", arg[0]);
exit (0);
}
execvp(arg[0], arg);
exit(0);
}
break;
case 1:
/* 输入的命令中含有输出重定向符> */
if (pid == 0) {
if ( !(find_command(arg[0])) ) {
printf("%s : command not found\n",arg[0]);
exit(0);
}
fd = open(file,O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC,0644);
dup2(fd,1);
execvp(arg[0],arg);
exit(0);
}
break;
case 2:
/* 输入的命令中含有输入重定向符< */
if (pid == 0) {
if ( !(find_command (arg[0])) ) {
printf("%s : command not found\n",arg[0]);
exit(0);
}
fd = open(file,O_RDONLY);
dup2(fd,0);
execvp(arg[0],arg);
exit(0);
}
break;
case 3:
/* 输入的命令中含有管道符| */
if(pid == 0) {
int pid2;
int status2;
int fd2;

if ( (pid2 = fork()) < 0 ) {
printf("fork2 error\n");
return;
}
else if (pid2==0) {
if ( !(find_command(arg[0])) ) {
printf("%s : command not found\n",arg[0]);
exit(0);
}
fd2 = open("/tmp/youdonotknowfile",
O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0644);
dup2(fd2, 1);
execvp(arg[0], arg);
exit(0);
}

if (waitpid(pid2, &status2, 0) == -1)
printf("wait for child process error\n");

if ( !(find_command(argnext[0])) ) {
printf("%s : command not found\n",argnext[0]);
exit(0);
}
fd2 = open("/tmp/youdonotknowfile",O_RDONLY);
dup2(fd2,0);
execvp (argnext[0],argnext);

if ( remove("/tmp/youdonotknowfile") )
printf("remove error\n");
exit(0);
}
break;
default:
break;
}

/* 若命令中有&，表示后台执行，父进程直接返回不等待子进程结束 */
if ( background == 1 ) {
printf("[process id %d]\n",pid);
return ;
}

/* 父进程等待子进程结束 */
if (waitpid (pid, &status,0) == -1)
printf("wait for child process error\n");
}

/* 查找命令中的可执行程序 */
int find_command (char *command)
{
DIR* dp;
struct dirent* dirp;
char* path[] = { "./", "/bin", "/usr/bin", NULL};

/* 使当前目录下的程序可以被运行，如命令"./fork"可以被正确解释和执行 */
if( strncmp(command,"./",2) == 0 )
command = command + 2;

/* 分别在当前目录、/bin和/usr/bin目录查找要可执行程序 */
int i = 0;
while (path[i] != NULL) {
if ( (dp = opendir(path[i]) ) == NULL)
printf ("can not open /bin \n");
while ( (dirp = readdir(dp)) != NULL) {
if (strcmp(dirp->d_name,command) == 0) {
closedir(dp);
return 1;
}
}
closedir (dp);
i++;
}
return 0;
}


执行结果：