写一个自己的Unix Shell（3）实现cd和exit命令

2024-08-26 10:37 pm

在《写一个自己的Unix Shell（2）将读入的字符变成命令》这篇文章中，我们实现了将输入的字符转成命令的功能。例如当我们输入ls时，我们的Shell程序会开辟一个子进程，将ls字符串转成字符串数组，然后调用execvp()函数去环境变量PATH中的目录中查找ls对应的可执行文件并执行它。对于其他常见的命令也是这个过程，但有两个命令除外，那就是cd命令和exit命令。我们知道：cd命令的作用是切换目录，exit命令是退出Shell程序。

对于cd命令来说，它切换的是Shell程序的工作目录，什么是工作目录？工作目录就是你现在在操作系统的哪个目录下，比如你在/root/目录下，那么/root/就是Shell进程的工作目录，你在/home/hello/目录下，/home/hello/就是Shell进程的工作目录，切换Shell进程的工作目录需要Shell程序的父进程来完成，因为如果是子进程切换工作目录切换的是子进程的，它不会影响到父进程的工作目录。当然，子进程可以继承父进程的工作目录，就是说假设父进程的工作目录是/root/，那么当父进程fork()出子进程后，子进程这时的工作目录也是/root/，但子进程之后再切换工作目录，这就与父进程无关了。

对于exit命令来说，它是退出Shell进程，那么它必须由Shell程序的父进程执行，因为是父进程在不断的等待输入，解析，开辟子进程执行命令，所以我们要实现在父进程中检测用户输入的是否是exit命令，如果是，那么就退出Shell程序。

综上，我们要在Shell程序的父进程中实现切换工作目录和退出Shell程序的功能。

我们用chdir()系统调用来实现切换进程当前工作目录的功能。下面看看chdir()函数的声明。

1	int chdir(const char *pathname);

chdir()系统调用的函数声明非常简单，它接受一个绝对路径或相对路径来设置工作目录，成功返回0，失败返回-1。

我们用handleChangeDirCommand()函数来实现解析cd命令并切换工作目录的功能，下面是handleChangeDirCommand()函数的实现。

/*
des:
    处理切换目录命令，如果cmdString是切换目录命令，就切换进程的工作目录
param:
    cmdString[IN]: 命令字符串
return:
    是切换目录命令，进行切换: 1
    不是切换目录命令: 0
*/
int handleChangeDirCommand(char *cmdString) {
    char **argv = parseCmdString(cmdString);
    int i = 0;
    int execChangDir = 0;
    if(argv != NULL && argv[0] != NULL && strcmp(argv[0], "cd") == 0) {
        // 处理cd命令
        if(argv[1] == NULL) {
            // 切换工作目录到家目录
            char *homeDir = getenv("HOME");
            if(homeDir == NULL) {
                fprintf(stderr, "%s: %s\n", argv[0], strerror(errno));
            } else if(chdir(homeDir) < 0) {
                fprintf(stderr, "%s: %s\n", argv[0], strerror(errno));
            }
        } else if(argv[1] != NULL) {
            if(chdir(argv[1]) < 0) {
                fprintf(stderr, "%s: %s\n", argv[0], strerror(errno));
            }
        }
        execChangDir = 1;
    }
    // 释放内存
    if(argv) {
        while(argv[i] != NULL) {
            free(argv[i]);
            i++;
        }
        free(argv);
    }
    return execChangDir;
}

在handleChangeDirCommand()函数的实现中，我们复用了parseCmdString()函数将命令字符串转成字符串数组方便我们后面判断。然后我们检查是否输入了cd命令，如果输入了cd命令并且cd命令的后面没有目标路径的话，我们切换到当前用户的家目录（用getenv("HOME")来获取当前用户的家目录，getenv()用来获取指定的环境变量的值，HOME是一个环境变量，就像PATH一样，只不过HOME环境变量存放的是当前用户家目录的字符串）。如果输入了cd命令，并且cd命令的后面存在一个目标路径的话，那我们就会使用chdir()函数将当前工作目录切换到目标目录。如果没有输入cd命令，就返回0。

我们用handleExitCommand()函数来实现对退出程序命令的处理，它的实现如下。

/*
des:
    处理退出命令，如果是退出命令，则退出程序
param:
    cmdString[IN]: 命令字符串
return:
    是退出命令: 直接退出
    不是退出命令: 0
*/
int handleExitCommand(char *cmdString) {
    char **argv = parseCmdString(cmdString);
    int i = 0;
    int execExit = 0;
    if(argv != NULL && argv[0] != NULL && strcmp(argv[0], "exit") == 0) {
        execExit = 1;
    }
    // 释放内存
    if(argv) {
        while(argv[i] != NULL) {
            free(argv[i]);
            i++;
        }
        free(argv);
    }
    if(execExit) {
        printf("Bey~\n");
        exit(EXIT_SUCCESS);
    }
    return execExit;
}

首先我们将cmdString转成字符串数组，然后判断它是不是exit命令，如果是直接退出，否则返回0。

现在我们有了对切换工作目录功能和退出程序功能的处理，接下来我们将这两个功能集成到我们上一篇文章《写一个自己的Unix Shell（2）将读入的字符变成命令》的程序中。我们只需在execCommand()函数中调用handleChangeDirCommand()函数和handleExitCommand()函数即可。代码如下。

/*
des:
    执行命令
param: 
    cmdString[IN]: 命令字符串
*/
void execCommand(char *cmdString) {
    pid_t pid = -1;
    // 处理切换工作目录命令和退出命令
    if(handleChangeDirCommand(cmdString) || handleExitCommand(cmdString)) {
        // 如果切换工作目录命令或退出命令，不往下执行，直接返回
        return;
    }
    pid = fork();
    if(pid < 0) {
        fprintf(stderr, "execCommand() fork() error\n");
    } else if(pid == 0) {
        // 子进程
        // 获取argv数组
        char *const *argv = NULL;
        argv = parseCmdString(cmdString);
        if(argv == NULL) {
            fprintf(stderr, "execCommand() parseCmdString() error\n");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        // 执行execvp函数调用其他程序
        if(execvp(argv[0], argv) < 0) {
            perror("myshell");
        }

    } else {
        // parent process
        if(wait(NULL) < 0) {
            fprintf(stderr, "execCommand() wait() error\n");
        }
    }
}

如果是cd命令或exit命令我们就不再往下执行，直接返回（当然，如果是exit命令程序就直接结束了）。

下图是程序执行的样子。

现在我们可以切换当前工作目录和退出程序了。

附：

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Tags: C语言, 写一个自己的Unix Shell