C 语言编写 Shell

引言

当今世界，人们在计算机、服务器和其他设备上进行日常活动时，会使用各种工具和界面。然而，大多数应用程序并不通过图形界面暴露所有功能，而是提供功能强大的命令行界面。这就引出了一个问题：如果用户想要执行特定应用程序或进程的命令，该怎么办？通过使用 Shell，就可以解决这个问题，Shell 的功能是监听用户命令并将信息传递给特定的应用程序或程序。

问题陈述

现在的问题是——利用市场上现有的 Shell 更容易，还是创建自己的 Shell 并不难？事实上，创建 Shell 不仅是一项有用的任务，可以扩展或增强命令行界面的功能，而且也是深入了解操作系统的绝佳方式。在本例中，我们将重点关注 C 编程语言，因为它能够深入理解各种操作系统特性，如子进程、命令和消息解析以及 I/O 重定向。

由于我们的重点是单个 Shell 应用程序，因此该界面将允许用户输入特定输入，这些输入将首先被处理，然后执行所需的命令。在本文中，我们将介绍使用 C 编程语言从头开始编写一个简单 Shell 应用程序的过程。

开发

我们的主要目标是实现一个简化的 Shell，其设计遵循以下约束：

1. 接受用户输入，并在被调用时返回适当的响应。
2. 通过命令行界面与用户交互并接受文本命令。
3. 当用户输入 exit 命令时，简单退出。
4. 支持错误处理并与外部命令行程序交互。

扩展目标包括未来可以改进或进一步开发的领域：

• 同时执行应用程序的输入，以修改顺序执行的输出。
• 执行后台进程。
• 应用能够组合多个命令并使用变量的逻辑。

总的来说，这些约束缺少应用程序开发 surrounding 的几个关键领域，但出于逻辑限制的考虑，构建应用程序功能的核心或中心部分很重要。

实施

Shell 可以定义为一种应用程序或软件，它通过解释和执行用户命令充当中间人。为了让用户与 Shell 交互，应包含以下功能：

• 收集用户数据。
• 理解命令及其上下文。
• 处理缺失的文本并执行功能。
• 错误检测并优雅地处理错误。

分步实施

1. 设置主循环

Shell 以无限循环的形式运行，直到显式终止。在循环内部，它执行以下操作：

• 显示提示符。
• 读取输入。
• 处理输入。

程序

C++ 代码的输入/输出

说明

1. 基本命令： Shell 使用 execvp() 成功运行外部命令。
2. 输入/输出重定向： 处理重定向运算符（<、>）以读取/写入文件。
3. 后台执行： & 允许命令在后台运行，Shell 会立即返回到提示符。
4. 管道： Shell 使用管道（|）链接多个命令，将一个命令的输出连接到下一个命令的输入。
5. 内置命令（cd、exit）： 这些命令直接在 Shell 内部处理，无需使用 execvp()。

结论

用 C 语言构建 Shell 可以让你动手实践 fork()、execvp() 和 waitpid() 等系统调用。这个项目可以加深你对类 Unix 操作系统的理解，并为你学习进程间通信和多线程等更高级的主题做好准备。

通过实现管道、命令历史和制表符补全等功能来扩展你的 Shell，使其更加健壮和功能丰富。