【文章內(nèi)容簡介】 unning， done， stopped running 的含義： runningProgs 0 stopped 的含義： runninoProgs= stoppedProgs done 的含義： runningProgs=0 管道 管道是 Linux 支持的最初 Unix IPC 形式之一，具有這一些特點(diǎn)：管道是半雙工的，管道當(dāng)中的內(nèi)容是從一個(gè)方向向另一個(gè)方向進(jìn)行；所以當(dāng)兩方開始通信時(shí)，要把兩個(gè)管道創(chuàng)建起來；然而它僅僅可以用于父進(jìn)程和子進(jìn)程或者兩個(gè)兄弟進(jìn)程之間（具有親緣關(guān)系的進(jìn)程）；獨(dú)自組成一個(gè)相互沒有關(guān)聯(lián)的文件系統(tǒng)：其實(shí)管道可以看做是一個(gè)文件，但是 與其它普通文件不同的是它并不屬于一種文件系統(tǒng)，而是自己有自己的特點(diǎn)，獨(dú)自構(gòu)成一種文件系統(tǒng)，而且只是在內(nèi)存中。數(shù)據(jù)的讀出與寫入：一個(gè)進(jìn)程只能向一個(gè)管道中的一頭寫入數(shù)據(jù)，管道另一頭的進(jìn)程會讀出這個(gè)數(shù)據(jù)內(nèi)容，這些寫入的數(shù)據(jù)每次都會放在管道緩沖區(qū)的最后，但是讀數(shù)據(jù)時(shí)必須要從從緩沖區(qū)的頭部開始讀數(shù)據(jù)。 在輸入命令時(shí)要用“ |”將兩個(gè)命令分開，系統(tǒng)就會自動從左邊的命令的輸出當(dāng)做右邊的命令的輸入。當(dāng)我們一直使用管道命令時(shí)，第二個(gè)命令的輸出同樣會作為第三個(gè)命令的輸入，以此類推，管道方便了我們一直輸入相同的命令的，可以直接調(diào)用 相應(yīng)的文件來查看命令。 管道相關(guān)函數(shù)簡介 編寫程序時(shí)，管道的兩端，用 fd[0]以及 fd[1]來表示，管道的兩端只能有固定的作用，不能混用。就是說管道的一端只能用于讀的作用，用 fd[0]表示，將其稱為讀端；同樣，管道的另一端則只能用于寫的作用，由 fd[1]來表示，將其稱為寫端。但是如果當(dāng)我們從管道的 fd[1]進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)時(shí)，或者向管道 fd[0]用于輸入數(shù)據(jù)的作用，那么就會發(fā)生錯(cuò)誤，管道是嚴(yán)格的按照相應(yīng)的規(guī)則進(jìn)行的。一般文件的大多數(shù)的 I/O函數(shù)都可以當(dāng)做用于管道的函數(shù)，如 close、 read、 write等等頭文 件： include函數(shù)原型： int pipe(int fd[2])函數(shù)傳入值fd[2]：管道文件的描述符，然后就可以判斷返回值：成功返回 0，失敗返回 1。 重定向 重定向就是當(dāng)執(zhí)行 shell 命令行時(shí)一般會打開三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)文件，即標(biāo)準(zhǔn)輸入文件 (stdin)，一般對應(yīng)終端的輸入鍵盤；標(biāo)準(zhǔn)輸出文件 (stdout)和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤輸出文件 (stderr)，這兩個(gè)文件都對應(yīng)著終端的輸出屏幕。進(jìn)程將從標(biāo)準(zhǔn)輸入文件中讀取輸入數(shù)據(jù)，將正確的數(shù)據(jù)輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出文件，將不正確的信息輸出到標(biāo)準(zhǔn) 錯(cuò)誤文件中。 一個(gè)程序命令后可能還跟有元字符“ ”或“ ”，它們是重定向符，而在重定向符號后面還跟著一個(gè)文件名。在“ ”的情況下，程序的輸入被重定向到一個(gè)指定的文件中。在“ ”的情況下，程序的輸出被重定向到一個(gè)指定的文件中。如果輸入文件不存在，則認(rèn)為是出現(xiàn)了錯(cuò)誤。 4 Shell 的實(shí)現(xiàn) 在這次設(shè)計(jì)中，首先是建立了循環(huán)數(shù)組和鏈表數(shù)組，都用于 history 命令，用數(shù)組來保存以前曾經(jīng)輸入的命令字符。 對鏈表的操作必須首先把作業(yè)用鏈表存儲起來。首 先定義鏈表的節(jié)點(diǎn)： typedef struct NODE{ pid_t pid。 //進(jìn)程號 char cmd[100]。 //命令名 char state[10]。 //作業(yè)狀態(tài) struct NODE *link。 //下一節(jié)點(diǎn)指針 } NODE。 NODE *head.*end 定義 head 指針來指向鏈表的表頭，用 end指針來指向鏈表的表尾。 程序結(jié)構(gòu) 這四種不同類型的命令的執(zhí)行是不一樣的，但是每種命令的程序 都有著相同的操作步驟：初始化的環(huán)境，顯示命令提示符，獲取并判定用戶輸入的命令，解析命令，最后就是尋找命令 這幾個(gè)步驟，如下圖所示： 初始化環(huán)境 在剛開始寫程序的時(shí)候，需要對幾個(gè)環(huán)境變量進(jìn)行初始化的工作。比如將你 所需要的查找的路徑放入數(shù)組 envpath[]中，對 history 和 jobs 的頭指針和尾指針等進(jìn)行相應(yīng)的初始化。初始化的工作在程序中主要是由函數(shù) init_environ來進(jìn)行的。 void init_environ() { int fd,n,i。 char buf[80]。 if((fd = open(myshell_profile,O_RDONLY,660)) == 1){ printf(init environ variable error\n)。 exit(1)。 } while (n = line(fd,buf)){ getenviron(n,buf)。 } = 0。 = 0。 head = end = NULL。 } 在上面的程序中我們看到函數(shù)打開一個(gè)名字是 myshell_profile的自己編寫的 文件，這是一個(gè)剛開始的配置文件，用戶自己把配置的路徑寫到這個(gè)文件中。然后調(diào)用了另外兩個(gè)函數(shù) line (fd， buf]和 getenviron(n， buf)。 line(fd,buf)的作用是讀取行的信息到 buf 中。 getenviron(n， buf)的主要作用是讀取line(fd,buf)讀取的命令，然后用冒號分隔開 buf 中的信息，將命令各自放在envpath[]中，等待后面查找命令時(shí)在 envpath[]中尋找命令。這樣命令前期初始化工作就已經(jīng)完成了。然后初始化 history 命令中鏈表的頭指針和尾指針，將 和 的值置為 0，同樣將 jobs 命令中的頭指針和尾指針分別指為空， head=end=NULL。到現(xiàn)在為止，我們所做的程序的前期準(zhǔn)備工作已經(jīng)大概做完了。然后，就會進(jìn)行 while 循環(huán)，與普通的 shell 命令解釋器是一樣的，當(dāng)命令之行結(jié)束，或者將這個(gè)命令放在后臺執(zhí)行，用戶就可以重新輸入新的命令行， shell 可以重頭開始重復(fù)原來的工作。 解析命令 解析指令時(shí)，對輸入到數(shù)組 input 的命令內(nèi)容完成解析，然后得到該命令和對應(yīng)的參數(shù)。 shell 中的命令分成 4種：重定向命令，普通命 令 (外部命令 )，管道命令和內(nèi)部命令。但是由于管道和重定向命令比較復(fù)雜，所以對管道和重定向命令需要另外來處理。 for(i = 0,j = 0,k = 0。i=input_len。i++){ if(input[i] == 39。39。||input[i] == 39。39。||input[i] == 39。|39。){ if(input[i] == 39。|39。){ pipel(input,input_len)。 add_history(input)。 free(input)。 }else{ redirect(input,input_len)。 add_history(input)。 free(input)。 } is_pr = 1。 break。 } } 該程序中用 for 循環(huán)將帶有字符“ ”，“ ”和“ |”符號的管道和重定向命令進(jìn)行另外的完成。然后定義一個(gè) is_pr，這是管道和重定向的命令標(biāo)志，置為 1。然后分別調(diào)用 redirect(input， input_len)和 pipel(input， input_len)兩個(gè)函數(shù)來處理這兩類命令。對于普通的命令，當(dāng)檢測到 is_pr 的值是 0的時(shí)候，就進(jìn)行下面的程序，下 面的代碼就是主要普通命令和內(nèi)部命令進(jìn)行處理。 for(i = 0,j = 0,k = 0。i=input_len。i++){ if(input[i] == 39。 39。||input[i] == 39。\039。){ if(j == 0) continue。 else{ buf[j++] = 39。\039。 arg[k] = (char *) malloc(sizeof(char)*j)。 strcpy(arg[k++],buf)。 j = 0。 } }else{ if(input[i] == 39。amp。39。 amp。amp。 input[i+1] == 39。\039。){ is_bg = 1。 continue。 } buf[j++] = input[i]。 上面程序的 for 循環(huán)的作用就是對 input 數(shù)組中的命令進(jìn)行分析。當(dāng)用戶輸入空格時(shí)，就會區(qū)分命令和參數(shù)，如：“ ls l”。這個(gè)例子的作用就是將這條命令的 ls 首先存儲到 arg[0]，而參數(shù) l 則存儲在 arg[1]。但是對于 input 數(shù)組的解析是要符合以下的規(guī)則的：以空格分段，分別放在 arg[i]中。當(dāng)這個(gè) for循環(huán)運(yùn)行過后，數(shù)組 argv[0]中的內(nèi)容 就非常重要了，可以對數(shù)組 arg[0]的內(nèi)容來分辨輸入的到底是內(nèi)部命令還是外部命令。判斷是內(nèi)部命令的話，就會執(zhí)行相對應(yīng)的操作。 查找外部程序 當(dāng)我們檢測到的命令不是內(nèi)部命令，也不是重定向命令和管道命令，就可以判斷是外部命令了。對于外部命令的處理就是查找該命令的執(zhí)行文件。 if(is_pr == 0){ arg[k] = (char *)malloc(sizeof(char))。 arg[k] = NULL。 if(is_founded(arg[0]) == 0){ printf(This mand is not founded!\n)。 for(i = 0。i=k。i++) free(arg[i])。 continue。 } } is_founded 函數(shù)就是用來來判斷輸入的外部命令的文件是不是已經(jīng)存在。 函數(shù)如下： int is_founded(char *cmd) { int k = 0。 while(envpath[k]!=NULL){ strcpy(buf,envpath[k])。 strcat(buf,cmd)。 if(access(buf,F_OK) == 0) return 1。 k++。 } return 0。 } 當(dāng)我們對程序初始化的時(shí)候，我們已經(jīng)將命令以及其對應(yīng)的路徑已經(jīng)存儲到數(shù)組 envpath[i]中，所以下面的工作就比較好做了，就直接在相對應(yīng)的路徑下查找和判斷輸入命令到底有沒有存在。如果找到返回 l，沒有則返回 0。當(dāng)我們判斷的時(shí)后就用到了 access 系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)。 格式 include int access(const char *pathname,int mode)。 參 數(shù)說明 pathndme 是文件名稱。 我們要判斷 mode 的屬性，可以取它們之間的組合或者是直接取值，文件可以讀用 R_OK 表示，文件可以寫用 W_OK 表示，文件可以執(zhí)行用 X_OK 表示，文件存在則用 F_OK 表示，當(dāng)函數(shù)的返回值為 0 時(shí)，測顯示測試成功，否則返回值為1。 當(dāng)輸入的命令被查找到時(shí)，就把相應(yīng)的命令和路徑放到數(shù)組 buf 中。然后就直接執(zhí)行命令。 執(zhí)行命令 當(dāng)我們查找到命令文件時(shí)，就可以繼續(xù)執(zhí)行該命令內(nèi)容了。這時(shí)，首先要新建一個(gè)子進(jìn)程，在該子進(jìn)程中執(zhí)行那個(gè)命令。 fork 創(chuàng)建一個(gè)新的子進(jìn)程的時(shí) 候，該進(jìn)程會把其對應(yīng)的父進(jìn)程的堆棧和數(shù)據(jù)都繼承下來，以及用戶的 ID、環(huán)境變量等，還有工作的目錄等等。 其實(shí) Linux 會使用一個(gè)稱作 COW 的技術(shù)，該技術(shù)是當(dāng)中間有一個(gè)進(jìn)程如果想要修改所復(fù)制的空間時(shí)，才會真正的做復(fù)制動作。子進(jìn)程的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，父進(jìn)程的數(shù)據(jù)是不會由于子進(jìn)程當(dāng)中的數(shù)據(jù)變化而改變自身的數(shù)據(jù)的。 當(dāng)一個(gè)子進(jìn)程創(chuàng)建完成后，父進(jìn)程中的 pid號就是其子進(jìn)程的真正的 ID號，但是創(chuàng)建失敗時(shí)，就會返回值為 1。 這一段程序如下： If((pid = fork()) == 0) Execv(buf,arg)。 Else If(is_bg== 0) Waitpid(pid,amp。status,0)。 這幾行代碼運(yùn)行后就可以執(zhí)行外部命令。這里用到了兩個(gè)系統(tǒng)凋用函數(shù)execv 和 waitpid。 函數(shù) waitpid 格式 ： pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options)。當(dāng)一個(gè)命令是前臺執(zhí)行的，那么其父進(jìn)程則必須執(zhí)行函數(shù) waitpid，而且必須等待子進(jìn)程，只有當(dāng)子進(jìn)程結(jié)束后，父進(jìn)程才可以執(zhí)行。后臺執(zhí)行恰恰不需要等待子進(jìn)程的完成就可以繼續(xù)執(zhí)行，就不需要 waitpid。這就是前后臺命 令的差別。 waitpid 所等待的子進(jìn)程由它的第個(gè)參數(shù) pid 決定。因?yàn)?pid 就是他父進(jìn)程中子進(jìn)程的 id 號。只有當(dāng)其對應(yīng)的子進(jìn)程執(zhí)行結(jié)束后，父進(jìn)程才可以繼續(xù)運(yùn)行。 程序?qū)懙竭@，那么一個(gè)比較簡便的 shell 命令解釋器基本寫完了，但是它只局限于內(nèi)部命令和外部命令，為了完善它的功能，還需要增加很多東西和代碼。但是基本的 shell 的思想大致就是這樣的。 管道 函數(shù) intpipel 就是實(shí)現(xiàn) shell 管道程序的函