在前幾個月對Linux的學習過程中，一直在與shell進行交互，感覺shell充滿了神秘感。偶然看到一篇文章講解了shell的實現，感覺也不是很難的樣子，於是自己也開始開發自己的minishell，順便也鞏固了前一段時間學習的linux系統編程的知識。
先來展示一下我的這個minishell實現的功能：
1. 支持ls,touch,wc 等外部命令
2. 支持輸入輸出重定向符
3. 支持管道命令
4 .支持後台作業
5. 支持cd,jobs,kill,exit等內部命令（自己還寫了一個about 命令 ^ _ ^）
6. 支持對ctrl+c 和ctrl +z 信號的處理
接下來我們按照編寫的步驟一一來分析：
（一）命令的解析
輸入命令的解析在本程序中占到了很大的比重，雖然像這種解析普通命令的程序（正則表達式太難了。。）的解釋器難度不大，但是健壯性和全面性還是需要周全考慮的。
這裡采用了分段解析，先除去起始空格，制表符等，並以此和一些‘|’，‘<’為分割界限來解析命令至COMMAND結構體。直接看代碼吧，注釋很詳細！
/*
* 解析命令
* 成功返回解析到的命令個數，失敗返回-1
*/
int parse_command(void)
{
/* cat < test.txt | grep -n public > test2.txt & */
if (check("\n"))
return 0;
/* 判斷是否內部命令並執行它 */
if (builtin())
return 0;
/* 1、解析第一條簡單命令 */
get_command(0);
/* 2、判定是否有輸入重定向符 */
if (check("<"))
getname(infile);
/* 3、判定是否有管道 */
int i;
for (i=1; i
（二）命令的執行和實現
1、程序框架：
在對命令的解析完畢後，我們先考慮兩個大的方向，即是外部命令還是內部命令？
外部命令的話，我們只需要fork一個子進程，用execvp()來執行就可以了；對於內部命令則需要自己去實現。
提出兩個問題：第一個，為什麼要使用execvp() ？第二個，為什麼要fork一個子進程來實現，直接while循環不可以嗎？
解答：
（1）我們之所以使用execvp(),是因為函數的原型是 int execvp(const char *file ,char * const argv []); 第一個參數是命令文件名，第二個是參數，執行命令非 常的方便。
（2）一旦執行execvp()，當前進程就會被execvp的進程所替代，執行完後就會結束程序，所以while循環是不可以的，必須要fork一個子進程來執行。
while(1) { /* repeat forever */
type_prompt(); /* display prompt on the screen */
read_command(command,parameters); /* read input from terminal */
if(fork()!=0) { /* fork off child process */
/* Parent code */
waitpid(-1,&status,0); /* wait for child to exit */
} else {
/* Child code */
execvp(command,parameters); /* execute command */
}
}
利用這個框架，外部命令（可執行文件）的功能基本實現(vi ,top ,ps等均可使用)。
2、輸入輸出重定向
當分析出來有輸入輸出重定向的符號時，我們要使用dup()函數來實現。函數詳解請參考 我的博客
對於輸入的句法分析結果，我們使用一個結構體來保存：
typedef struct command
{
char *args[MAXARG+1]; /* 解析出的命令參數列表 */
int infd;
int outfd;
} COMMAND;
基本流程：
/* 子進程 */
if (cmd[i].infd != 0)
{
close(0);
dup(cmd[i].infd);
}
if (cmd[i].outfd != 1)
{
close(1);
dup(cmd[i].outfd);
}
int j;
for (j=3; j其中cmd[i].infd和cmd[i].outfd是解析出來的重定向位置的全局變量。
3、管道命令
管道命令是使用pipe()函數實現的。關於管道的詳解請參考 我的博客
假如我們有 a | b | c 這樣一個形式的命令，那麼是需要創建兩條管道的，依次類推。
int i;
int fd;
int fds[2];
for (i=0; i
4.後台作業和信號處理判斷後台，我們只需要解析命令看是否存在 “&”，若存在則backgnd = 1，不再對後台進程進行wait。為了避免僵屍進程，我們可是選擇使用signal()處理SIGCHLD，將其忽略，同時忽略SIGINT和SIGQUIT信號（後台不響應ctrl+c,ctrl+z）。但是注意backgnd=0的時候要將這兩個信號再設置成默認處理，否則前台也不能響應信號了。
5.內部命令
1、 cd命令的實現
cd命令的實現主要依賴於系統調用chdir()。我們通過將第一個參數傳入chdir就可以進行一次成功的cd調用。通過判斷chdir()不同的返回值可以判斷出更改目錄成功與否，並能輸出錯誤原因。
void do_cd(void)
{
get_command(0);
int fd;
fd=open(*(cmd[0].args),O_RDONLY);
fchdir(fd);
close(fd);
}
2、 jobs命令的實現
jobs命令我們維護一個鏈表，每次當有一個後台進程運行的時候，都要向這個鏈表中添加一個數據。並當子進程結束的時候會向父進程發送SIGCHLD信號，父進程也就是Shell要處理這個信號，並且將後台進程鏈表中相應的進程進行處理，也就是將其移除。
/* 父進程 */
if (backgnd == 1)
{
/*添加入jobs的鏈表*/
NODE *p=(NODE*)malloc(sizeof(NODE));
p->npid=pid;
printf("%s",cmd[0].args[0]);
strcpy(p->backcn,cmd[0].args[0]);
// printf("%s",p->backcn);
NODE* tmp=head->next;
head->next=p;
p->next=tmp;
}
3、 exit命令的實現
exit命令分兩部分實現。第一，當詞法分析到exit的時候直接調用系統調用exit（）就可以了。第二，退出之前要判斷一下後台進程鏈表中是否還有未執行完的任務，如果有未執行完的任務，要提示用戶，等待用戶選擇。
void do_exit(void)
{
int Pgnum=0;
NODE* tmp=head->next;
while(tmp!=NULL)
{
Pgnum++;
tmp=tmp->next;
}
if(Pgnum!=0)
{
printf("There are programs in the background,are you sure to exit?y/N\n");
char c= getchar();
if(c=='N')
return ;
else
goto loop;
}
loop:
printf("exit\n");
exit(EXIT_SUCCESS);
}
4、 kill命令的實現
kill命令的實現是通過信號來實現的，我們使用kill -9 +pid來強制結束後台進程，用kill系統調用向相應的進程發送SIGQUIT信號來使進程強制退出。
void do_kill(void)
{
get_command(0);
int num=atoi(cmd[0].args[1]);
signal(SIGQUIT,SIG_DFL);
kill(num,SIGQUIT);
signal(SIGQUIT,SIG_IGN);
NODE *bng=head->next;
NODE *pre=head;
while(bng!=NULL)
{
if(bng->npid==num)
{
NODE* nxt=bng->next;
pre->next=nxt;
break;
}
pre=bng;
bng=bng->next;
}
}
到這裡，本程序的功能已經基本實現，效果還算不錯。
注：本程序的具體源碼托管至 Github ，歡迎大家關注！
然而依然存在一些不足之處：
1.因為時間和測試不足的關系，肯定存在著bug
2.沒能支持正則表達式等復雜的命令解析
3.不能執行shell腳本。
4.沒有實現上下鍵查看歷史命令的功能。
總的來說，自己收獲很大，也希望可以幫助到大家！