实验目的

探索、理解并掌握操作系统命令解释器的设计原理和实现机制，基于 Linux 内核进行相应命令解释程序的设计和实现，并在 Linux 操作系统平台上加以测试验证。

实验内容

分析、设计与实现基于 Linux 内核的命令解释程序（Shell），主要包括系统环境变量的设置和初始化、系统命令提示符显示、命令辨别解析（区分内部命令与外部命令及不同内部命令）、典型内部命令（譬如显示指定目录下文件列表、显示文本文件内容、文件拷贝、文件删除、空文件创建、日期设置/显示）处理等功能，并在 Linux 操作系统上测试验证。

实验过程

命令的设计与实现

下面是六条命令的设计与详情：

Table4：命令的设计
COMMAND	TYPE1	TYPE2	EFFECT
cp	直接调用	内部命令	把A文件复制为B文件
rename	间接调用	内部命令	把文件A重命名为B
list	间接调用	内部命令	读取目录下文件列表
rm	间接调用	内部命令	删除文件
pwd	间接调用	内部命令	打印目前路径
spath	直接调用	外部命令	显示系统变量
exit	无调用	内部命令	退出

​ 采用C语言编写，为了实现相应的功能，头文件引用如下：

Table5：头文件引用
include	describe
<stdio.h>	标准输入输出
<sys/types.h>	基本系统数据类型
<wait.h>	引用wait
<stdbool.h>	c语言引用bool类型
<sys/syscall.h>	系统调用头文件
<string.h>	字符串操作
<stdlib.h>	定义杂项函数及内分配函数
<stddef.h>
<malloc.h>	动态存储分配函数头文件
<errno.h>	定义错误码
<unistd.h>	unix 系统标准头文件
<libgen.h>	模式匹配函数定义
<sys/stat.h>	文件状态
<fcntl.h>	文件控制
<dirent.h>	目录项

详细的过程不贴了，把代码贴到最后吧。

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <wait.h>
#include <stdbool.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stddef.h>
#include <malloc.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
#include <libgen.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <dirent.h>
#define PWD_size 512
#define command_size 256
#define tmp_size 1024
// getcwd(buffer, sizeof(buffer));

bool command_switch(char *command); //对命令进行分流的子函数
bool command_list(char *command2, bool isPwd);
bool command_rename();
bool command_copyFile();
bool command_rm();
int command_systempath();
bool command_pwd();

int main()
{
    while (1)
    {
        char pwd[PWD_size], command[command_size];
        getcwd(pwd, sizeof(pwd));
        printf("basher^%s>", pwd);
        scanf("%s", command);
        if (!strcmp(command, "exit"))
        {
            break;
        }
        else //对command进行分流处理
        {
            if (!command_switch(command))
                printf("command Error\n");
            fflush(stdin);
        }
    }
    printf("Successfully Exit!\n");
    return 0;
}

bool command_switch(char *command)
{
    if (!strcmp(command, "list"))
    {
        char command2[command_size];
        // printf("当前目录查询请输0,其他目录请输入路径>");
        scanf("%s", command2);
        if (!strcmp(command2, "0")) //缓冲区无字符
        {
            char pwd[PWD_size];
            getcwd(pwd, sizeof(pwd)); //通过当前目录查找
            command_list(pwd, 1);
        }
        else
        {
            command_list(command2, 0);
        }
        return 1;
    }
    else if (!strcmp(command, "rename")) //修改文件名
    {
        if (command_rename())
            return 1;
        else
            return 0;
    }
    else if (!strcmp(command, "cp"))
    {
        if (command_copyFile())
            return 1;
        else
            return 0;
    }
    else if (!strcmp(command, "rm"))
    {
        if (command_rm())
            return 1;
        else
            return 0;
    }
    else if (!strcmp(command, "spath"))
    {
        if (command_systempath())
            return 1;
        else
            return 0;
    }
    else if (!strcmp(command, "pwd"))
    {
        if (command_pwd())
            return 1;
        else
            return 0;
    }
    else
        return 0;
}

bool command_list(char *command2, bool isPwd)
{
    struct dirent *entry;
    DIR *olist = NULL;
    int i = 1;
    fflush(stdin);
    if ((olist = opendir(command2)) == NULL)
    {
        printf("opendir false!\n");
        return 0;
    }
    while (entry = readdir(olist))
    {
        if ((strcmp(entry->d_name, ".") && strcmp(entry->d_name, ".."))) // 忽略掉上一目录和这一目录
        {
            printf("%s\n", entry->d_name);
            i++;
        }
    }
    if (closedir(olist) != 0 && !isPwd)
    {
        printf("closedir false!\n");
        return 0;
    }
    return 1;
}
bool command_rename()
{
    // 命令格式 rename 1.txt 2.txt
    char newname[30], oldname[30];
    scanf("%s", oldname);
    scanf("%s", newname);
    fflush(stdin);
    if (rename(oldname, newname) != 0)
    {
        printf("change the new name false! \n");
        return 0;
    }
    else
    {
        printf("change the new name success! \n");
        return 1;
    }
}

bool command_copyFile()
{
    // 输入命令如下格式
    // cp 1.txt 2.txt
    // 直接调用
    char cp1[30], cp2[30], buf[tmp_size];
    int fd1, fd2;
    int n;
    bool flag = 1;
    scanf("%s", cp1);
    scanf("%s", cp2);
    fflush(stdin);
    if ((fd1 = syscall(SYS_open, cp1, O_RDONLY)) == -1)
    {
        printf("open the file false!");
        flag = 0;
    }
    if ((n = syscall(SYS_read, fd1, buf, tmp_size)) == -1)
    {
        printf("read the first file false! \n");
        flag = 0;
    }
    if ((fd2 = syscall(SYS_creat, cp2, 066)) == -1)
    {
        printf("create the file false!\n");
        flag = 0;
    }
    if (syscall(SYS_write, fd2, buf, n) == -1)
    {
        printf("write the second file false!\n");
        flag = 0;
    }
    if (syscall(SYS_close, fd1) == -1)
    {
        printf("close the first file false! \n");
        flag = 0;
    }
    if (syscall(SYS_close, fd2) == -1)
    {
        printf("close the second file false! \n");
        flag = 0;
    }
    if (flag)
    {
        printf("copy the new file success! \n");
    }
    return !flag;
}

bool command_rm()
{
    char file_name[30];
    scanf("%s", file_name);
    fflush(stdin);
    remove(file_name);
    return 1;
}

int command_systempath()
{
    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        fprintf(stderr, "Fork Failed");
        return 1;
    }
    else if (pid == 0)
    {
        execlp("env", "", NULL);
    }
    else
    {
        return 0;
        // wait();
    }
    return 0;
}

bool command_pwd()
{
    char pwd[PWD_size];
    getcwd(pwd, sizeof(pwd)); //通过当前目录查找
    printf("%s", pwd);
    return 1;
}