35 行代码实现一个简单的 shell

先上代码

shell.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>#define  MAXLINE 4096                        /* max line length */int main(int argc, char *argv[])
{char   buf[MAXLINE];pid_t  pid;int     status;printf("%% ");                         /* print prompt (printf requires %% to print %) */while (fgets(buf, MAXLINE, stdin) != NULL) {if (buf[strlen(buf) - 1] == '\n')buf[strlen(buf) - 1] = '\0'; /* replace newline with NULL */if ((pid = fork()) < 0) {perror("fork error");} else if (pid == 0) {             /* child */execlp(buf, buf, (char *)0); /* The exec() functions return only if an error has occurred. */fprintf(stderr, "couldn't execute: %s: %s\n", buf, strerror(errno));exit(127);} else {                           /* parent */if ((pid = waitpid(pid, &status, 0)) < 0)perror("waitpid error");printf("%% ");}}exit(0);
}

编译

$ gcc shell.c -o shell

运行

$ ./shell
% date
2021年 06月 06日 星期日 01:56:28 CST
% who
liyongjun :0           2021-05-23 09:43 (:0)
liyongjun tty3         2021-05-23 20:24
liyongjun tty4         2021-05-25 00:23
liyongjun pts/2        2021-05-25 00:50 (127.0.0.1)
% ls
shell shell.c
% ^D
$

再讲程序

以上代码便实现了一个简单的 shell 程序。该程序从标准输入读取命令，然后执行这些命令。
该程序使用了一个不同的提示符（%），以区别与系统自带的 shell 的提示符。
第 18 行用标准 I/O 函数 fgets 从标准输入一次读取一行。当键入文件结束符（通常是 Ctrl + D）作为行的第一个字符时，fgets 返回一个 NULL 指针，于是循环停止，进程也就终止。
因为 fgets 返回的每一行都以换行符终止，后随一个 NULL 字节，故用标准 C 函数 strlen 计算此字符的长度，然后用一个 NULL 字节替换换行符。这样做是因为 execlp 函数要求参数以 NULL 而不是以换行符结束。
调用 fork 创建一个新进程。新进程是调用进程的复制品，我们称调用进程为父进程，新创建的进程为子进程。fork 向父进程返回新子进程的进程 ID（大于 0），对子进程则返回 0。因为 fork 创建一新进程，所以说它被调用一次（由父进程），但返回两次（分别在父进程及子进程中）。
在子进程中，调用 execlp 以执行从标准输入读入的命令。这就用新的进程文件替换了子进程原先执行的程序文件。fork 和跟随其后的 exec 两者的组合就是某些操作系统所称的产生（spawn）一个新进程。在 UNIX 系统中，这两个部分相互分隔，构成两个函数。
子进程调用 execlp 执行新程序文件，而父进程希望等待子进程终止，这一要求由调用 waitpid 实现，其参数指定要等待的进程（在这里，pid 参数是子进程 ID）。waitpid 函数返回子进程的终止状态（status 变量）。在此简单程序中，没有使用该值。如果需要，可以用此值准确地判定子进程是因何终止的。
该程序的最主要缺陷是不能向所执行的命令传递参数，例如不能对 ls 指定目录名，只能对工作目录执行 ls 命令。为了传递参数，先要分析输入行，然后用某种约定把参数分开（很可能使用空格或制表符），然后将分隔后的各个参数传递给 execlp 函数，后面有时间的话可以继续完善。

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