用C语言制作自己的Linux Shell

本文将介绍如何使用C语言编写一个简单的Linux Shell。Shell是计算机操作系统中的一个概念，它提供了一种用户与操作系统之间交互的方式，用户可以通过Shell向操作系统发出命令，而操作系统则会执行这些命令并返回相应的结果。

Shell的实现原理

Shell的实现原理比较简单，它的基本工作流程如下：

1. 读取用户输入的命令；
2. 解析命令，将命令拆分成命令名和参数；
3. 执行命令；
4. 显示命令输出结果。

其中，第1、2、4步比较容易实现，主要的难点在于如何实现第3步。

在Linux系统中，Shell是通过调用系统提供的一些函数来执行命令的。例如，可以使用fork()函数创建一个子进程，然后使用execvp()函数来执行命令。在子进程中执行完命令后，再使用exit()函数退出子进程，返回到父进程中。

实现步骤

下面介绍如何使用C语言编写一个简单的Linux Shell，实现基本的命令执行功能。

步骤1：读取用户输入

首先需要从标准输入中读取用户输入的命令。可以使用fgets()函数来实现，例如：

char buffer[1024];
fgets(buffer, 1024, stdin);

上面的代码读取最多1024个字符的用户输入，存储在buffer数组中。

步骤2：解析命令

接下来需要对用户输入的命令进行解析，将命令名和参数分离出来。可以使用strtok()函数来实现，例如：

char *args[64];
int i = 0;
char *token = strtok(buffer, " ");

while (token != NULL) {
    args[i++] = token;
    token = strtok(NULL, " ");
}
args[i] = NULL;

上面的代码使用空格作为分隔符，将用户输入的命令拆分成多个字符串，并存储在一个字符串数组中。最后在数组的结尾添加一个NULL元素，作为参数列表的结束标志。

步骤3：执行命令

接下来需要根据用户输入的命令来执行相应的操作。可以首先使用fork()函数创建一个子进程，然后在子进程中使用execvp()函数来执行命令，例如：

pid_t pid = fork();

if (pid == 0) {  // 子进程
    execvp(args[0], args);
} else if (pid > 0) {  // 父进程
    wait(NULL);
} else {  // 创建进程失败
    printf("Unable to create child process.");
}

上面的代码中，fork()函数返回一个pid值，如果pid为0，则说明当前进程是子进程，可以在子进程中调用execvp()函数来执行命令；如果pid大于0，则说明当前进程是父进程，需要等待子进程执行完毕；如果pid小于0，则说明创建进程失败。

步骤4：显示命令输出结果

最后需要将命令执行的结果输出给用户。可以使用系统提供的标准I/O函数来实现，例如：

int output_fd[2];
pipe(output_fd);

pid_t pid = fork();

if (pid == 0) {  // 子进程
    close(output_fd[0]);
    dup2(output_fd[1], STDOUT_FILENO);
    close(output_fd[1]);

    execvp(args[0], args);
} else if (pid > 0) {  // 父进程
    close(output_fd[1]);
    char buffer[1024];
    int size = read(output_fd[0], buffer, sizeof(buffer));
    if (size > 0) {
        buffer[size] = '\0';
        printf("%s", buffer);
    }
    close(output_fd[0]);
    waitpid(pid, NULL, 0);
} else {  // 创建进程失败
    printf("Unable to create child process.");
    return -1;
}

上面的代码中，使用pipe()函数创建了一个管道来传递命令的输出结果。在子进程中，将标准输出重定向到管道中，执行完命令后将输出写入管道；在父进程中，从管道中读取命令的输出，并显示给用户。

总结

以上就是使用C语言编写Linux Shell的基本步骤。虽然本文只介绍了最基本的功能，但实际上Shell还有很多高级功能，例如重定向、管道、环境变量等等。如果想要深入了解，可以参考相关资料进行学习。