【Linux】解锁Shell脚本编写秘籍，编程高手之路等你开启
奶芙c 2024-09-12 09:37:01 阅读 84
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1. 打印命令行提示符2. 获取用户输入的命令行字符串3. 对命令行字符串进行解析(分割）4. 处理内建命令4.1. 内建命令</h3>4.2. 外部命令4.3. cd4.5. export4.6. echo
5. 执行命令5.1. 创建子进程进行程序替换
6. 重定向</h2>7. 总代码
1. 打印命令行提示符
<code>#include<stdlib.h>
char* HostName() //获取主机名
{ -- -->
char* ret = getenv("HOSTNAME");
if(ret) return ret;
else return (char*)"None";
}
char* UserName() //获取用户名
{
char* ret = getenv("USER");
if(ret) return ret;
else return (char*)"None";
}
char* CurrentWorkdir() //获取当前工作目录
{
char* ret = getenv("PWD");
if(ret) return ret;
else return (char*)"None";
}
int main()
{
//打印命令行提示符
//读取环境变量的内容 / 调用函数(gethostname获取主机名、getcwd获取当前工作目录)
printf("[%s@%s %s]#", UserName(), HostName(), CurrentWorkdir());
}
2. 获取用户输入的命令行字符串
可以使用scanf读取字符串吗？
答：不能，scanf用于从标准输入(键盘)读取格式化输入，读取字符串时，scanf会在遇到空白字符(空格、换行符\n、制表符\t等)时停止读取，并将读取的字符串存储到字符数组中。
char* fgets(char* str, int size, FILE* stream)；
功能：从指定的文件流stream中读取一行（直到遇到换行符\n、文件结束符EOF、已读取了n-1个字符为止），并将读取的字符串（包括换行符，如果有的话）存储在str指向的数组中，并在数组的末尾添加’\0’来标记字符串的结束。
优点：可以限制读取的字符数，防止缓冲区溢出，并且可以读取包含空格的字符串。
缺点：如果读取的行比指定的长度n还要长，则多余的字符会被留在输入缓冲区中。
文件流stream是程序用于输入和输出的基本抽象，stdin为标准输入流(键盘)、stdout为标准输出流(控制台或终端)、stderr为标准错误输出流。
<code>#include<stdlib.h>
#define SIZE 1024
int Interative(char* in)
{ -- -->
printf("[%s@%s %s]#", UserName(), HostName(), CurrentWorkdir());
fgets(in, SIZE, stdin);
in[strlen(in) - 1] = '\0'; //移除换行字符\n
return strlen(in) - 1; //处理空串""情况
}
int main()
{
char CommandLine[SIZE]; //存储用户输入的命令行字符串
while(1)
{
//打印命令行提示符+获取用户输入的命令行字符串
int n = Interative(CommandLine);
if(n == 0) continue; //空串，用户继续输入
}
return 0;
}
问：为什么用fegets读取一行字符串时，需要单独处理换行字符’\n’？
因为我们在键盘中输入时，会多按一个回车字符’\n’，但对于命令来说，这个字符是无任何作用的，所以对于命令行参数表而言，不能存储带有换行的命令或选项。如：ls回车，实际上就是执行ls命令。
3. 对命令行字符串进行解析(分割）
char* strtok(char* str，const char* delim)；
首次调用：它接受两个参数(待分解的字符串、分割符字符串)，函数会在str中查找delim中的任意一个字符，一旦找到，就将该字符替换为字符串结束符’\0’，并返回指向当前令牌(分隔符之前的字符串)的指针。
后续调用：在首次调用后，每次调用strtok，应将第一个参数设置为NULL，以便函数从上次分解的位置查找并分解字符串。
<code>#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define SIZE 1024
char* argv[SIZE]; //相当于main函数的命令行参数表，末尾一定要以NULL结尾
void Split(char* in)
{ -- -->
int i = 0;
argv[i++] = strtok(in, SP); //首次调用
while(argv[i++] = strtok(NULL, SP)); //后续调用
if(strcmp("ls", argv[0]) == 0)
{
argv[i-1] = (char*)"--color"; //加上后，ls显示内容，颜色为auto
argv[i] = NULL; //argv以NULL结尾，便于子进程在进程程序替换时参数的传递
}
}
int main()
{
char CommandLine[SIZE];
while(1)
{
//1.打印命令行提示符+获取用户输入的命令行字符串
int n = Interative(CommandLine);
if(n == 0) continue; //空串，用户继续输入
//2.分割命令行字符串
Split(CommandLine);
}
return 0;
}
4. 处理内建命令
4.1. 内建命令
概念：是shell内部直接提供并实现的命令，不要shell创建子进程来调用一个独立的外部程序(exe函数)来执行，而是由shell本身解释并执行。
可用性和依赖性：内建命令随shell的安装而自动提供，不需要额外的安装。
常见的内建命令：cd、echo、export、pwd、exit等。
4.2. 外部命令
概念：由用户自己编写的程序或者从外部引入的程序，它作为独立的程序存在于文件系统中，需要shell调用OS来执行一系列操作(创建子进程、子进程进行程序替换、子进程执行外部命令)。
可用性和依赖性：通常需要单独安装，并依赖于特定的OS和环境。
4.3. cd
问1：为什么会出现bash的当前工作目录，以及提示符中的工作目录，并未发生修改？
cd会被当作为外部命令，bash创建子进程，由子进程进行程序替换，执行cd命令，子进程执行完毕，就会退出，父进程无任何影响，所以只改变了子进程的当前工作目录。
int chdir(const char* path)；
功能：改变当前工作目录，但不会更新环境变量PWD中的内容。
int snprintf(char* str，size_t size，const char* format，. . .）;
可以将多个变量值合并为单一的、格式化的字符串。
<code>int BuiltinCmd()
{ -- -->
int ret = 0; //用于判断是否为内建命令，不是，则为0、是，则为1
if(strcmp("cd", argv[0]) == 0)
{
ret = 1;
char* target = argv[1]; //需要切换的路径
if(!target) target = getenv("HOME"); //cd,表示切换到家目录中
chdir(target); //改变当前工作目录，但不改变环境变量PWD的内容
char tmp[SIZE];
snprintf(tmp, SIZE, "PWD=%s", target); //多变一
putenv(tmp); //修改或者新增环境变量
}
return ret;
}
char* getcwd(char* buf，size_t size)；
<code>#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#define SIZE 1024
char* argv[SIZE]; //相当于main函数的命令行参数表，末尾一定要以NULL结尾
int BuiltinCmd()
{ -- -->
int ret = 0; //用于判断是否为内建命令，不是，则为0、是，则为1
if(strcmp("cd", argv[0]) == 0)
{
ret = 1;
char* target = argv[1]; //需要切换的路径
if(!target) target = getenv("HOME"); //cd,表示切换到家目录中
chdir(target); //更改当前工作目录
char tmp[SIZE]; //存储获取到的当前工作目录的绝对路径
char pwd[SIZE]; //存储更改后的环境变量PWD的内容
getcwd(tmp, SIZE); //获取当前工作目录的绝对路径
snprintf(pwd, SIZE, "PWD=%s", tmp); //多变一，拼接
putenv(pwd); //修改环境变量PWD的内容
}
return ret;
}
int main()
{
char CommandLine[SIZE];
while(1)
{
//1.打印命令行提示符+获取用户输入的命令行字符串
int n = Interative(CommandLine);
if(n == 0) continue; //空串，用户继续输入
//2.分割命令行字符串
Split(CommandLine);
//3.处理内建命令
n = BuiltinCmd();
if(n) continue;
}
return 0;
}
4.5. export
int BuiltinCmd()
{
int ret = 0;
if(strcmp("export", argv[0]) == 0)
{
ret = 1;
if(argv[1])
{
putenv(argv[1]);
}
}
return ret;
}
问：为什么第一次export新增环境变量成功，但再输入了其他指令，这个新增的环境变量就不见了？
因为argv为字符指针数组，执行完export后，再输入其他指令，则argv中原有的内容就会被其他指令所覆盖。
<code>char env[SIZE]; //相当于环境变量表，存储新增的环境变量
int BuiltinCmd()
{ -- -->
if(strcmp("export", argv[0]) == 0)
int ret = 0;
{
ret = 1;
if(argv[1])
{
strcpy(env, argv[1]); //将新增的环境变量的内容，拷贝到环境变量表中
putenv(env);
}
}
return ret;
}
4.6. echo
char env[SIZE]; //相当于环境变量表，存储新增的环境变量
int BuiltinCmd()
{
if(strcmp("echo", argv[0]) == 0)
{
ret = 1;
if(!argv[1]) //echo:打印一个空行
printf("\n");
else if(argv[1][0] != '$')
printf("%s\n", argv[1]); //echo aaaa:打印aaaa
else
{
if(argv[1][1] == '?')
{
printf("%d\n", exit_code); //echo $?:打印退出码
exit_code = 0; //便于在执行echo $?时,退出码=0
}
else
printf("%s\n", getenv(argv[1] + 1)); //echo $USER:打印环境变量的内容
}
}
return ret;
}
5. 执行命令
1.Shell脚本编写，bash执行命令时，通常会创建子进程，让子进程执行程序替换。
原因：a. bash是命令行解释器，需要一直执行命令，若让父进程进行替换，执行命令，则父进程就会退出；b. 进程之间具有独立性，子进程进行替换，对父进程无影响。
5.1. 创建子进程进行程序替换
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
#define SIZE 1024
#define SP " "
char* argv[SIZE];
int exit_code; //全局变量，存储子进程的退出码，便于echo $?直接输出退出码
void Execute()
{
pid_t id = fork();
if(id == 0)
{
execvp(argv[0], argv); //程序替换，执行命令
exit(1); //子进程退出
}
int status = 0;
pid_t rid = waitpid(id, &status, 0); //父进程等待，进行回收子进程的资源
if(rid > 0)
{
exit_code = WEXITSTATUS(status); //正常退出，获取子进程的退出码
}
}
int main()
{
char CommandLine[SIZE];
while(1)
{
//1.打印命令行提示符+获取用户输入的命令行字符串
int n = Interative(CommandLine);
if(n == 0) continue; //空串，用户继续输入
//2.分割命令行字符串
Split(CommandLine);
//4.执行命令(创建子进程，进行替换)
Execute();
}
return 0;
}
6. 重定向
为什么要宏定义多个整数，定义全局变量redir_type?
重定向有三种类型：输出重定向>、追加重定向>>、输出重定向。
我们需要在命令行参数中，查找是否有重定向，如果有重定向，就需要获取重定向的类型，从而在根据重定向的类型执行对应的指令。
所以我们用宏定义多个整数，来表示重定向的类型； 定义一个全局变量redir_type，用来记录获取到的重定向的类型
#define NoneRedir -1
#define StdinRedir 0
#define StdoutRedir 1
#define AppenRedir 2
char* filename = NULL;
int redir_type = -1;
通常来说，重定向由三部分组成：要执行的命令 重定向符号 文件名(如：ls -l > log.txt)。
我们需要获取两部分内容：将要执行的命令进行分割，获取重定向文件。
char* filename = NULL;
执行流程：首先判断是否包含重定向(checkRedir)；再把我们要执行的命令进行分分割(将重定向字符设置为’\0’，这样strtok只能切割要执行的命令)；最后让子进程执行重定向操作。
#define IsSpace(buf, pos) do{ while(isspace(buf[pos])) pos ++;}while(0)
while(0)目的：可以在使用宏定义的函数处，结尾加上分号(;）可以消除宏和函数之间的这部分差异，让宏看起来更像个函数。
//用宏定义多个整数，来表示重定向的类型
#define NoneRedir -1
#define StdinRedir 0
#define StdoutRedir 1
#define AppenRedir 2
char* filename = NULL; //记录文件名
int redir_type = -1; //记录重定向类型
//去除命令行参数中的空格(连续空格)
#define IsSpace(buf, pos) do{ while(isspace(buf[pos])) pos++;}while(0)
//检查是否包含重定向符号
void CheckRedir(char* in)
{
filename = NULL;
redir_type = -1;
int pos = strlen(in) - 1; //从命令行参数字符串后面往前找
while(pos >= 0)
{
if(in[pos] == '>')
{
if(in[pos - 1] == '>') //追加重定向
{
redir_type = 2;
in[pos - 1] = '\0'; //便于将要执行的命令分割开
pos++; //当前pos位置不是空格，isspace函数为假，直接返回
IsSpace(in, pos); //跳过空格
filename = in + pos; //获取文件名
break; //记录完毕，就立即退出
}
else //输出重定向
{
redir_type = 1;
in[pos] = '\0';
pos++;
IsSpace(in, pos);
filename = in + pos;
break;
}
}
else if(in[pos] == '<') //输入重定向
{
redir_type = 0;
in[pos] = '\0';
pos++;
IsSpace(in, pos);
filename = in + pos;
break;
}
else
{
pos--;
}
}
}
void Split(char* in)
{
CheckRedir(in); //在分割之前，先判断是否包含重定向符号
int i = 0;
argv[i++] = strtok(in, SP); //首次调用
while(argv[i++] = strtok(NULL, SP)); //后续调用
if(strcmp("ls", argv[0]) == 0)
{
argv[i-1] = (char*)"--color"; //加上后，ls显示内容，颜色为auto
argv[i] = NULL; //argv以NULL结尾，便于子进程在进程程序替换时参数的传递
}
}
void Execute()
{
pid_t id = fork();
if(id == 0)
{
//让子进程执行重定向
int fd = -1;
if(redir_type == StdinRedir)
{
fd = open(filename, O_RDONLY);
dup2(fd, 0); //改变文件描述符的执行,从而实现输入、输出重定向
}
else if(redir_type == StdoutRedir)
{
fd = open(filename, O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0666);
dup2(fd, 1);
}
else if(redir_type == AppenRedir)
{
fd = open(filename, O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND , 0666);
dup2(fd, 1);
}
execvp(argv[0], argv); //程序替换，执行命令
exit(1); //子进程退出
}
int status = 0;
pid_t rid = waitpid(id, &status, 0); //父进程等待，进行回收子进程的资源
if(rid > 0)
{
exit_code = WEXITSTATUS(status); //正常退出，获取子进程的退出码
}
}
7. 总代码
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
#include<ctype.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#define SIZE 1024
#define SP " "
char* argv[SIZE];
char env[SIZE]; //相当于环境变量表，存储新增的环境变量
int exit_code; //全局变量，存储子进程的退出码，便于echo $?直接输出退出码
//以下都和重定向有关
//用宏定义多个整数，来表示重定向的类型
#define NoneRedir -1
#define StdinRedir 0
#define StdoutRedir 1
#define AppenRedir 2
char* filename = NULL; //记录文件名
int redir_type = -1; //记录重定向类型
//去除命令行参数中的空格(连续空格)
#define IsSpace(buf, pos) do{ while(isspace(buf[pos])) pos++;}while(0)
char* HostName() //获取主机名
{
char* ret = getenv("HOSTNAME");
if(ret) return ret;
else return (char*)"None";
}
char* UserName() //获取用户名
{
char* ret = getenv("USER");
if(ret) return ret;
else return (char*)"None";
}
char* CurrentWorkdir() //获取当前工作目录
{
char* ret = getenv("PWD");
if(ret) return ret;
else return (char*)"None";
}
int Interative(char* in)
{
printf("[%s@%s %s]#", UserName(), HostName(), CurrentWorkdir());
fgets(in, SIZE, stdin);
in[strlen(in) - 1] = '\0'; //移除换行字符\n
return strlen(in) - 1; //处理空串""情况
}
//检查是否包含重定向符号
void CheckRedir(char* in)
{
filename = NULL;
redir_type = -1;
int pos = strlen(in) - 1; //从命令行参数字符串后面往前找
while(pos >= 0)
{
if(in[pos] == '>')
{
if(in[pos - 1] == '>') //追加重定向
{
redir_type = 2;
in[pos - 1] = '\0'; //便于将要执行的命令分割开
pos++; //当前pos位置不是空格，isspace函数为假，直接返回
IsSpace(in, pos); //跳过空格
filename = in + pos; //获取文件名
break; //记录完毕，就立即退出
}
else //输出重定向
{
redir_type = 1;
in[pos] = '\0';
pos++;
IsSpace(in, pos);
filename = in + pos;
break;
}
}
else if(in[pos] == '<') //输入重定向
{
redir_type = 0;
in[pos] = '\0';
pos++;
IsSpace(in, pos);
filename = in + pos;
break;
}
else
{
pos--;
}
}
}
void Split(char* in)
{
CheckRedir(in); //在分割之前，先判断是否包含重定向符号
int i = 0;
argv[i++] = strtok(in, SP); //首次调用
while(argv[i++] = strtok(NULL, SP)); //后续调用
if(strcmp("ls", argv[0]) == 0)
{
argv[i-1] = (char*)"--color"; //加上后，ls显示内容，颜色为auto
argv[i] = NULL; //argv以NULL结尾，便于子进程在进程程序替换时参数的传递
}
}
int BuiltinCmd()
{
if(strcmp("echo", argv[0]) == 0)
{
ret = 1;
if(!argv[1]) //echo:打印一个空行
printf("\n");
else if(argv[1][0] != '$')
printf("%s\n", argv[1]); //echo aaaa:打印aaaa
else
{
if(argv[1][1] == '?')
{
printf("%d\n", exit_code); //echo $?:打印退出码
exit_code = 0; //便于在执行echo $?时,退出码=0
}
else
printf("%s\n", getenv(argv[1] + 1)); //echo $USER:打印环境变量的内容
}
}
else if(strcmp("cd", argv[0]) == 0)
{
ret = 1;
char* target = argv[1]; //需要切换的路径
if(!target) target = getenv("HOME"); //cd,表示切换到家目录中
chdir(target); //更改当前工作目录
char tmp[SIZE]; //存储获取到的当前工作目录的绝对路径
char pwd[SIZE]; //存储更改后的环境变量PWD的内容
getcwd(tmp, SIZE); //获取当前工作目录的绝对路径
snprintf(pwd, SIZE, "PWD=%s", tmp); //多变一，拼接
putenv(pwd); //修改环境变量PWD的内容
}
else if(strcmp("export", argv[0]) == 0)
int ret = 0;
{
ret = 1;
if(argv[1])
{
strcpy(env, argv[1]); //将新增的环境变量的内容，拷贝到环境变量表中
putenv(env);
}
}
return ret;
}
void Execute()
{
pid_t id = fork();
if(id == 0)
{
//让子进程执行重定向
int fd = -1;
if(redir_type == StdinRedir)
{
fd = open(filename, O_RDONLY);
dup2(fd, 0); //改变文件描述符的执行,从而实现输入、输出重定向
}
else if(redir_type == StdoutRedir)
{
fd = open(filename, O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0666);
dup2(fd, 1);
}
else if(redir_type == AppenRedir)
{
fd = open(filename, O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND , 0666);
dup2(fd, 1);
}
execvp(argv[0], argv); //程序替换，执行命令
exit(1); //子进程退出
}
int status = 0;
pid_t rid = waitpid(id, &status, 0); //父进程等待，进行回收子进程的资源
if(rid > 0)
{
exit_code = WEXITSTATUS(status); //正常退出，获取子进程的退出码
}
}
int main()
{
char CommandLine[SIZE];
while(1)
{
//1.打印命令行提示符+获取用户输入的命令行字符串
int n = Interative(CommandLine);
if(n == 0) continue; //空串，用户继续输入
//2.分割命令行字符串
Split(CommandLine);
//3.处理内建命令
n = BuiltinCmd();
if(n) continue;
//4.执行命令(创建子进程，进行替换
Execute();
}
return 0;
}
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