Linux下模拟实现简单的Shell

完整代码：https://github.com/JiaZhengJingXianSheng/Linux_Shell

一、 fork

fork系统调用用于创建一个新进程，称为子进程，它与进程（称为系统调用fork的进程）同时运行，此进程称为父进程。创建新的子进程后，两个进程将执行fork（）系统调用之后的下一条指令。子进程使用相同的程序计数器，相同的CPU寄存器，在父进程中使用的相同打开文件。

特点

1）在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID；
2）在子进程中，fork返回0；
3）如果出现错误，fork返回一个负值；

如果创建新进程成功，则出现两个进程，一个是子进程，一个是父进程。在子进程中，fork函数返回0，在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID。因此我们可以通过判断fork返回值来确定进程是子进程还是父进程。

二、 execvp

execvp() 会从PATH所指的目录中查找符合参数file 的文件名，找到后便执行该文件，然后将第二个参数 argv 传给该欲执行的文件。

如果执行成功则函数不会返回，执行失败则直接返回-1，失败原因存于errno中。我们可以通过 perror() 函数来打印错误。

三、 wait/waitpid

wait: 父进程一旦调用了wait就立即阻塞自己，由wait自动分析是否当前进程的某个子进程已经退出，如果让它找到了这样一个已经变成僵尸的子进程，wait就会收集这个子进程的信息，并把它彻底销毁后返回；如果没有找到这样一个子进程，wait就会一直阻塞在这里，直到有一个出现为止。

waitpid: 暂时停止目前进程的执行, 直到有信号来到或子进程结束. 如果在调用时子进程已经结束, 则会立即返回子进程结束状态值. 子进程的结束状态值会由参数status 返回, 而子进程的进程识别码也会一快返回.

四、 实现

1. 相关函数

pid_t pid = fork();

调用fork函数可创建一个子进程，这边说的子进程就是我们平时所讲的线程。只不过在Linux下线程是用拷贝进程的形式实现，所以这边称为子进程。

int execvp(const char *__file, char *const *__argv)

execvp函数可以调用PATH下的命令，其中参数1为操作码（命令），参数2为操作码+操作数（命令+参数）。

perror("fork error");

eperror函数用来打印错误

wait(NULL);

在父进程中调用wait函数，会阻塞父进程，并检查子进程是否退出，未退出则杀死子进程。

chdir();

由于父进程和子进程并不共享环境变量，子进程修改了当前工作目录的环境变量对父进程也没有什么影响，所以cd命令是无法简单用execvp函数实现的，这边会用到chdir函数。

2. 具体实现

首先从键盘读取一行命令。并将命令根据空格划分开，第一个参数即为命令，后续为参数。

char cmd[64];
cin.getline(cmd, 64);

char *command[64];
const char *s = " ";
char *token;

/* 获取第一个子字符串 */
token = strtok(cmd, s);

int i = 0;
 /* 继续获取其他的子字符串 */
while (token != NULL)
{
      command[i] = token;
      token = strtok(NULL, s);
      i++;
}
command[i] = NULL;

至此我么就将命令按格式全部划分。

接下来我们去创建一个子线程，在子线程内，判断命令如果为cd则调用chdir()， 否则调用execvp() , 并用perror(), 打印错误。在父进程调用wait() 函数来回收子进程。

if (strcmp(command[0], "exit") == 0)
    exit(0);

pid_t pid = fork(); // 创建子进程（线程）

if (pid == 0) // 子进程
{

    if (strcmp(command[0], "cd") == 0) // cd命令用chdir函数
        chdir(command[1]);

    else
    {
        execvp(command[0], command);
        perror("fork error"); // execvp未执行成功，fork失败
        exit(1);
    }
}
wait(NULL); // 子进程死亡回收

3. 结果

lyz@ubuntu:~/Desktop/LinuxHomework2$ g++ MyShell.cpp -o SHELL
lyz@ubuntu:~/Desktop/LinuxHomework2$ ./SHELL 
Shell>> pwd
/home/lyz/Desktop/LinuxHomework2
Shell>> ls 
MyShell.cpp  SHELL
Shell>> cd ..
Shell>> pwd
/home/lyz/Desktop
Shell>> exit
lyz@ubuntu:~/Desktop/LinuxHomework2$ 

我们的shell运行正常