UIUC 系统编程 assignment 1 simple shell

完成了一个简单的shell，完成了assignment提到的所有功能，

执行非built in 指令，执行built in 指令 1.cd  2. exit  3 !# 类似history !#N 显示最近N条指令。  !3执行历史记录3的命令。

核心就是fork exec wait 不过纯用c感觉比较烦，资源需要小心管理，难于控制复杂程度，代码也仅仅是完成要求的基本功能，如果加入更多功能代码就更加容易出错，在记录历史和输入的顺序上处理的不太好，当前输入后counter就++了，应该先输入，然后分析命令，然后执行，如果historyf命令出错不加入历史，否则加入历史命令列表，counter++.

下一步考虑改用c++实现。

 测试如下

allen:~/study/system_programming/uiuc_assignment/smp1$ ./shell

Shell(pid=16153)1:

Child failed to exec: No such file or directory

Shell(pid=16153)2:

allen:~/study/system_programming/uiuc_assignment/smp1$ ./shell

Shell(pid=16159)1:ls

CS241.txt  Makefile  README.pdf  README.txt  shell  shell2  shell2.c  shell2.cc  shell.c  shell.cc  shell.h  shell.o  smp1.zip svn-commit.tmp TEAM.txt  test

Shell(pid=16159)2:/bin/ls

CS241.txt  Makefile  README.pdf  README.txt  shell  shell2  shell2.c  shell2.cc  shell.c  shell.cc  shell.h  shell.o  smp1.zip svn-commit.tmp TEAM.txt  test

Shell(pid=16159)3:pwd

/home/allen/study/system_programming/uiuc_assignment/smp1

Shell(pid=16159)4:cd ..

Shell(pid=16159)5:pwd

/home/allen/study/system_programming/uiuc_assignment

Shell(pid=16159)6:cd smp1

Shell(pid=16159)7:ls

CS241.txt  Makefile  README.pdf  README.txt  shell  shell2  shell2.c  shell2.cc  shell.c  shell.cc  shell.h  shell.o  smp1.zip svn-commit.tmp TEAM.txt  test

Shell(pid=16159)8:ls -l

总用量 236

-rwxr-xr-x 1 allen allen   8064 2009-07-14 16:41 CS241.txt

-rwxr-xr-x 1 allen allen    182 2009-07-17 10:41 Makefile

-rwxr-xr-x 1 allen allen 119738 2009-07-14 16:41 README.pdf

-rwxr-xr-x 1 allen allen   7429 2009-07-14 16:41 README.txt

-rwxr-xr-x 1 allen allen  16764 2009-07-17 17:54 shell

-rwxr-xr-x 1 allen allen  11764 2009-07-17 12:39 shell2

-rw-r--r-- 1 allen allen   3727 2009-07-17 12:39 shell2.c

-rwxr-xr-x 1 allen allen   3197 2009-07-17 11:01 shell2.cc

-rwxr-xr-x 1 allen allen   8516 2009-07-17 17:54 shell.c

-rw-r--r-- 1 allen allen   3475 2009-07-16 21:54 shell.cc

-rw-r--r-- 1 allen allen    943 2009-07-16 22:02 shell.h

-rw-r--r-- 1 allen allen  11748 2009-07-17 17:54 shell.o

-rwxr-xr-x 1 allen allen   7296 2009-07-14 16:41 smp1.zip

-rw-r--r-- 1 allen allen     57 2009-07-15 10:45 svn-commit.tmp

-rwxr-xr-x 1 allen allen    560 2009-07-14 16:41 TEAM.txt

drwxr-xr-x 2 allen allen   4096 2009-07-17 11:32 test

Shell(pid=16159)9:cd shell

shell is not a directory

Shell(pid=16159)10:cd dfsdf

Cannot stat dfsdf: No such file or directory

Shell(pid=16159)11:!#

 !  1 ls 

 !  2 /bin/ls 

 !  3 pwd 

 !  4 cd .. 

 !  5 pwd 

 !  6 cd smp1 

 !  7 ls 

 !  8 ls -l 

 !  9 cd shell 

 ! 10 cd dfsdf 

 ! 11 !# 

Shell(pid=16159)12:!#3

 ! 10 cd dfsdf 

 ! 11 !# 

 ! 12 !#3 

Shell(pid=16159)13:!9

cd shell 

shell is not a directory

Shell(pid=16159)14:!#

 !  1 ls 

 !  2 /bin/ls 

 !  3 pwd 

 !  4 cd .. 

 !  5 pwd 

 !  6 cd smp1 

 !  7 ls 

 !  8 ls -l 

 !  9 cd shell 

 ! 10 cd dfsdf 

 ! 11 !# 

 ! 12 !#3 

 ! 13 cd shell 

 ! 14 !# 

Shell(pid=16159)15:exit

allen:~/study/system_programming/uiuc_assignment/smp1$ 

shell.c

  1 /* SMP1:Simple Shell */
  2 // to do 可以引入vector 管理，vector < vector < char*> > 不要用string因为c api接口问题
  3 /* LIBRARY SECTION */
  4 #include <ctype.h>              /* Character types                       */
  5 #include <stdio.h>              /* Standard buffered input/output        */
  6 #include <stdlib.h>             /* Standard library functions            */
  7 #include <string.h>             /* String operations                     */
  8 #include <sys/types.h>          /* Data types                            */
  9 #include <sys/wait.h>           /* Declarations for waiting              */
 10 #include <unistd.h>             /* Standard symbolic constants and types */
 11 #include <sys/stat.h>           /* wee need stat */
 12 /* DEFINE SECTION */
 13 #define SHELL_BUFFER_SIZE 256   /* Size of the Shell input buffer        */
 14 const int CommandsNum = 10; //初始commands_vec 的容量
 15 static int capacity;    //当前commands_vec的最大容量，会根据指令数目超出后自动增加容量每次*2,模拟vector
 16 
 17 static pid_t pid;   //shell 进程id
 18 static int counter; //指令计数，从0开始，当用户输入一个命令，counter++，当前命令应为counter - 1，注意print的时候从1开始
 19 static char ***commands_vec;    //记录所有的命令，commands_vec[0]表示第0个命令，该命令会由多个args构成(空格已去)
 20 
 21 // 初始化，得到进程id,counter置0.. 
 22 void Init() 
 23 {
 24     pid = getpid();
 25     counter = 0;
 26     commands_vec = (char ***) malloc (CommandsNum * sizeof(char **));
 27     capacity = CommandsNum;
 28 }
 29 
 30 //打印命令，所有的args
 31 void EchoArgs(char **args) 
 32 {
 33     while(*args) {
 34         printf("%s ", *args);
 35         args++;
 36     }
 37     printf("\n");
 38 }
 39 
 40 //释放一个命令所占的内存资源
 41 void FreeResouce(char **args) 
 42 {
 43     if (!args)
 44         return;
 45     char **arg = args;
 46     while(*arg) {
 47         free(*arg);
 48         *arg = 0;
 49         arg++;
 50     }
 51     free(args);
 52 }
 53 
 54 //是否历史记录的所有命令所占资源
 55 void FreeComandsResouce()
 56 {
 57     int i;
 58     for (i = 0; i < counter; i++) {
 59         FreeResouce((char **)commands_vec[i]);   
 60         commands_vec[i] = NULL;     //do not forget to make it NULL
 61     }
 62     free(commands_vec);
 63     commands_vec = NULL;
 64 }
 65 
 66 //将命令arglist加入命令历史列表中，counter计数+1,如需要增加
 67 //历史记录列表的容量,直接调用realloc更好
 68 void AddHistory(char **arglist) 
 69 {
 70     commands_vec[counter++] = arglist; 
 71     if (counter == capacity) {
 72         char ***tmp;
 73         tmp = (char ***) malloc (2 * capacity * sizeof(char **));
 74         int i;
 75         for (i = 0; i < capacity; i++) {
 76             tmp[i] = commands_vec[i];
 77             commands_vec[i] = NULL;
 78         }
 79         //memset(tmp + capacity, NULL, capacity * sizeof(char **));
 80         free(commands_vec);
 81         commands_vec = tmp;
 82         capacity *= 2;
 83     } 
 84 }
 85 
 86 //打印提示信息，接受用户输入的命令，并进行预处理去掉空格存储,
 87 //然后将命指针加入历史记录列表,返回当前命令指针
 88 char** GetInput() 
 89 {
 90     char input[SHELL_BUFFER_SIZE];
 91     //char *arglist[SHELL_BUFFER_SIZE];
 92     char** arglist;
 93     arglist = (char **) malloc(SHELL_BUFFER_SIZE * sizeof(char *));
 94     //memset(arglist, NULL, SHELL_BUFFER_SIZE * sizeof (char *));
 95     int i = 0;
 96     int j = 0;
 97     int start = 0;
 98     char c;
 99     
     //打印提示信息
     printf("Shell(pid=%d)%d:",pid,counter + 1);
 
     //接受用户输入command，并且将各个命令参数存储起来，去空格识别
     while (i < SHELL_BUFFER_SIZE && (c = getchar()) != '\n') {
         if (c == ' ') { 
             if (input[i - 1] != ' ') {
                 arglist[j] = (char *) malloc(i - start + 1);
                 strncpy(arglist[j], input + start, i - start);
                 arglist[j][i - start] = '\0';
                 j++;
                 start = i + 1;
             } else {
                 start++;
             }
         }
         
         input[i++] = c;
     }
     arglist[j] = (char *) malloc(i - start + 1);
     strncpy(arglist[j], input + start, i - start);
     arglist[j][i - start] = '\0';
     j++;
     arglist[j] = NULL;  //标志结束
 
     if (i == SHELL_BUFFER_SIZE) {   //错误处理，输入的command大小要小于256包括空格
         while(c = getchar() != '\n')  //需要把剩下的输入数据读完！
                 ;
         printf("Commands should be withen the size of 256\n");
         FreeResouce(arglist);
         return NULL;
     }
 
     AddHistory(arglist);
 
     return arglist;
 }
 
 //通过fork新开子进程执行non built in 命令
 //通过主进程wait
 void ExcuteNonBuiltinCommand(char **args)
 {
     pid_t p_id;
     p_id = fork();
     
     if (p_id == -1) {
         perror("Failed to fork");
         return;
     }
 
     //child code
     if (p_id == 0) {   
         if (strstr(args[0],"/"))  //如果命令中找到/，则按照绝对路径寻找
             execv(args[0],args);
         else    //find command from PATH
             execvp( args[0], args );
         
         perror("Child failed to exec");
         exit(1);    //注意不要用return 子进程应该结束，即使它失败了,exit(1) not exit(0)
     } 
 
     //parent code p_id != 0
     if (wait(NULL) != p_id) {
         perror("Parent failed to wait for child");
     }
 
 }
 
 //打印最近n个命令历史记录
 void PrintCommandHistory(int n) {
     int i;
     for (i = counter - n; i < counter; i++) {
         printf(" !%3d ", i + 1);
         EchoArgs(commands_vec[i]);
     }
 }
 
 // 删除当前命令历史记录，因为按照当前的处理流程，用户输入后命令就被记录
 // 对于需要删除不执行并且不记录的命令，需要将其删除
 void DeleteCurrentCommand()
 {
     free(commands_vec[counter - 1]);
     commands_vec[counter - 1] = NULL;
     counter--;
 }
 
 int IsNum(char a)
 {
     if (a >= '0' && a <= '9')
         return 1;
     else
         return 0;
 }
 //给定字符串中一个起始一个结束位置，返回所对应的数字大小，只处理正数
 //如果出现非数字视为出错则返回-1,调用者确保arg,i, j的正确性
 int GetNumFromString(char *arg, int start, int end)
 {
     int i;
     int base = 1;
     int sum = 0;
     for(i = end; i >= start; i--) {
         if(!IsNum(arg[i]))
             return -1;
         sum += (arg[i] - '0') * base;
         base *= 10;
     }
     return sum;
 }
 
 //执行命令，区别built in 和 non built in
 //built in 当前支持 cd, exit, !#, !,
 //non built in 调用ExcuteNonBuiltinCommand
 void ExcuteCommand(char **args) 
 {
     if (!args)
         return;
 
     /* built in command */
     
     /* cd */
     char * str = "cd";
     if (strcmp(args[0], str) == 0) {
        
         struct stat info;
 
         /*if no such file or dir */
         if ( stat( args[1] , &info ) == -1 ){ 
             fprintf(stderr, "Cannot stat ");
             perror(args[1]);
             return;
         }
         if(!S_ISDIR(info.st_mode)) {
             fprintf(stderr, "%s is not a directory\n", args[1]);
             return;
         }
         
         /*now ok to cd*/
         chdir(args[1]);
         return;
     }
     
     /* exit */
     str = "exit";
     if (strcmp(args[0], str) == 0) {
         FreeComandsResouce();
         exit(0);
         return;
     }
    
     /* !#  print history */
     int len = strlen(args[0]);
     if (args[0][0] == '!' && args[0][1] == '#') {
         
         if (len == 2) {
             /* !#  print all the history*/
             PrintCommandHistory(counter);
         }
 
         /* !#N print the last N commands */
         if (len > 2) {
             int n = GetNumFromString(args[0], 2, len - 1);
             if (n == -1 || n > counter) {
                 printf("Not valid\n");
                 DeleteCurrentCommand();
                 return;
             }
             PrintCommandHistory(n);
         }
 
         return;
     }
 
     /* !N 执行历史记录标号为N的指令 */
     if(args[0][0] == '!' && len > 1 && args[0][1] != '#') {
         int n = GetNumFromString(args[0], 1, len - 1);
         
         if (n == -1 || n == 0 || n >= counter) {
             printf("Not valid\n");
             DeleteCurrentCommand();
             return;
         }
         
         DeleteCurrentCommand();
         EchoArgs(commands_vec[n - 1]);
         AddHistory(commands_vec[n - 1]);
         ExcuteCommand(commands_vec[n - 1]);
         return;
     }
     
     /* non built in command*/
     ExcuteNonBuiltinCommand(args);
 }
 
 
 /* MAIN PROCEDURE SECTION */
 int main(int argc, char **argv)
 {
     Init();
     while (1) {
         char **args = GetInput();
         ExcuteCommand(args);
         args = NULL;
     }
     FreeComandsResouce();

304 } /* end main() */