自定义 Shell 实现原理与代码解析

目标

Shell 是一种用于与操作系统交互的命令行界面程序。它充当用户和操作系统内核之间的中介，通过用户输入的命令来执行操作，提供与操作系统的互动。

具体来说，Shell 可以做以下几件事：

• 命令解释和执行：Shell 接受用户输入的命令，解析并传递给操作系统的内核执行。
• 脚本编程：允许用户将一系列命令写入一个文件中，形成脚本自动化任务。
• 交互式环境：提供一个交互式环境，用户可以在其中执行命令、查看输出等。

我们在 Linux 中最常用的 shell 是 Bash。今天我们将在 Bash 上实现一个自定义的 Shell，主要进行命令解释和执行，以贯通进程管理等知识。

实现目标：

• 能处理普通命令
• 能处理内建命令
• 帮助理解内建命令、本地变量、环境变量概念
• 帮助理解 Shell 的运行原理

运行原理

Shell 的典型互动流程如下：Shell 从用户读入字符串后建立一个新的子进程，然后在子进程中运行指定程序并等待子进程结束，结束后再读入下一行。

因此，实现自定义 Shell 需要循环下列过程：

• 获取命令行
• 解析命令行
• 建立一个子进程（fork）
• 替换子进程（exec）
• 父进程等待子进程退出（wait）

实现

我们实现的 Shell 较为简单，采用 C/C++ 混编，主体以 C 语言为主，在一个 .cc 文件中进行编写。

3.1 打印命令行提示符

Shell 总是会先打印出命令行提示符，然后处于阻塞状态等待用户输入。提示符由 [用户名@主机名 当前工作目录]$ 组成，可以从环境变量中获取。

// 包一下头文件，以 C++ 的风格
#include <cstdlib>

// 获得当前工作路径
const char* GetPwd() {
    const char* pwd = getenv("PWD");
    return pwd == NULL ? "None" : pwd;
}

// 获得当前主机名
const char* GetHostName() {
    const char* hostname = getenv("HOSTNAME");
    return hostname ==  ?  : hostname;
}


{
     * user = ();
     user ==  ?  : user;
}