Linux之簡(jiǎn)易Linux?Shell的實(shí)現(xiàn)過程
更新時(shí)間：2026年04月22日 09:04:33 作者：碼完就睡
本文通過C語言實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)易命令行解釋器,解析用戶輸入的指令,處理內(nèi)置命令,并創(chuàng)建子進(jìn)程執(zhí)行外部命令,文章詳細(xì)介紹了命令提示符、命令解析及主函數(shù)實(shí)現(xiàn)邏輯
一、引言
在使用 Linux 終端時(shí)，我們輸入一條命令（例如 ls -l）后，終端就會(huì)解析并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的指令，最終將結(jié)果展示出來。
為了理解這一過程背后的實(shí)現(xiàn)原理，本文將通過C語言代碼，手動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)易的命令行解釋器，模擬 Shell 的核心執(zhí)行邏輯。
二、核心模塊分析
（一）打印命令提示符
1.區(qū)分普通用戶和管理員
普通用戶使用 $ 作為提示符；管理員使用 # 作為提示符
若 用戶ID = 0 ，則說明當(dāng)前是管理員。
/*區(qū)分普通用戶和管理員*/ char *str = "$"; //初始默認(rèn)為普通用戶，使用 $ int uid = getuid(); //獲取當(dāng)前用戶ID if(uid == 0) str = "#"; //若 用戶ID = 0, 則為管理員， 使用 #
2.獲取用戶信息、主機(jī)名稱、當(dāng)前路徑
/*獲取用戶信息、主機(jī)名稱、當(dāng)前路徑*/
struct passwd *ptr = getpwuid(uid); //獲取用戶信息
//如果獲取用戶信息失敗，就打印一個(gè)簡(jiǎn)單的提示符 mybash $，直接退出函數(shù)
if(ptr == NULL)
{
printf("mybash $");
fflush(stdout);
return;
}
char host[128] = {0};
gethostname(host, 128); //獲取主機(jī)名稱
char path[128] = {0};
getcwd(path, 128); //獲取當(dāng)前路徑3.打印
注意：獲取到的用戶信息都在 ptr 這個(gè)結(jié)構(gòu)體中，pw_name 就是用戶名。
/*打印*/
printf("%s@%s:%s%s", ptr->pw_name, host, path, str);
fflush(stdout); //刷新輸出緩沖區(qū)4.完整代碼
/*打印命令提示符*/
void printf_info()
{
/*區(qū)分普通用戶和管理員*/
char *str = "$"; //初始默認(rèn)為普通用戶，使用 $
int uid = getuid(); //獲取當(dāng)前用戶ID
if(uid == 0) str = "#"; //若 用戶ID = 0, 則為管理員， 使用 #
/*獲取用戶信息、主機(jī)名稱、當(dāng)前路徑*/
struct passwd *ptr = getpwuid(uid); //獲取用戶信息
//如果獲取用戶信息失敗，就打印一個(gè)簡(jiǎn)單的提示符 mybash $，直接退出函數(shù)
if(ptr == NULL)
{
printf("mybash $");
fflush(stdout);
return;
}
char host[128] = {0};
gethostname(host, 128); //獲取主機(jī)名稱
char path[128] = {0};
getcwd(path, 128); //獲取當(dāng)前路徑
/*打印*/
printf("%s@%s:%s%s", ptr->pw_name, host, path, str);
fflush(stdout); //刷新輸出緩沖區(qū)
}（二）命令解析
在Shell中，用戶輸入的一條完整指令通常由命令、選項(xiàng)、參數(shù)共同組成。
為了讓程序能夠識(shí)別并執(zhí)行指令，我們需要對(duì)輸入的整行字符串按空格進(jìn)行分割，將其拆解為獨(dú)立的命令與參數(shù)列表，供后續(xù)執(zhí)行使用。
strtok()：字符串分割函數(shù)；可以按照規(guī)定的方式分割字符串
/*命令解析*/
char *get_cmd(char buff[], char *myargv[])
{
int i = 0;
char *s = strtok(buff, " "); //按空格分隔第一個(gè)單詞
while(s != NULL) //當(dāng)分割出來的字符串為NULL時(shí)，說明分割完成，循環(huán)結(jié)束
{
myargv[i++] = s; //將分割出來的字符串放進(jìn)myargv數(shù)組中
s = strtok(NULL, " "); //NULL會(huì)繼續(xù)分割剩余的字符串
}
myargv[i] = NULL; //讓myargv以NULL結(jié)尾，避免后續(xù)使用execvp錯(cuò)誤
return myargv[0]; //返回第一個(gè)單詞，即命令名（如 ls、cd）
}（三）主函數(shù)
1.打印命令提示符
/*打印命令提示符*/ printf_info();
2.讀取用戶輸入
/*讀取用戶輸入*/
char buff[128] = {0};
fgets(buff, 128, stdin); //讀取用戶輸入
buff[strlen(buff) - 1] = '\0'; //去掉末尾換行3.解析命令
/*解析命令*/
char *myargv[MAX_SIZE] = {0};
char *cmd = get_cmd(buff, myargv); //分割命令，cmd是返回的是輸入的命令名（如 ls、cd）4.處理空命令和內(nèi)置命令
cd 是 Shell 內(nèi)置命令，不能通過創(chuàng)建子進(jìn)程執(zhí)行;
chdir()是 Linux 系統(tǒng)調(diào)用，用于切換當(dāng)前工作目錄。
/*處理空命令和內(nèi)置命令*/
if(cmd == NULL) continue; //輸入為空，重新循環(huán)
if(strcmp(cmd, "exit") == 0) exit(0); //輸入exit，退出
if(strcmp(cmd, "cd") == 0)
{
chdir(myargv[1]); //需要使用chdir()函數(shù)進(jìn)行跳轉(zhuǎn)
continue;
}
5.創(chuàng)建子進(jìn)程
/*創(chuàng)建子進(jìn)程*/ pid_t pid = fork(); if(pid == -1) exit(0); //創(chuàng)建失敗，直接退出
6.子進(jìn)程執(zhí)行外部命令
- int execvp(const *file, char *const argv[]);
- file：要執(zhí)行的程序名
- argv：參數(shù)數(shù)組，第一個(gè)元素通常是程序名，最后一個(gè)元素必須是NULL
/*子進(jìn)程執(zhí)行外部命令*/
if(pid == 0) //子進(jìn)程
{
execvp(cmd, myargv); //執(zhí)行命令
//執(zhí)行成功后，子進(jìn)程會(huì)完全變成目標(biāo)命令，不會(huì)再往下執(zhí)行
printf("exec err!!!\n");
exit(1);
}7.父進(jìn)程等待子進(jìn)程
/*父進(jìn)程等待子進(jìn)程*/ else wait(1); //父進(jìn)程，等待子進(jìn)程結(jié)束
8.完整代碼
/*主函數(shù)*/
int main()
{
while(1)
{
/*打印命令提示符*/
printf_info();
/*讀取用戶輸入*/
char buff[128] = {0};
fgets(buff, 128, stdin); //讀取用戶輸入
buff[strlen(buff) - 1] = '\0'; //去掉末尾換行
/*解析命令*/
char *myargv[MAX_SIZE] = {0};
char *cmd = get_cmd(buff, myargv); //分割命令，cmd是返回的是輸入的命令名（如 ls、cd）
/*處理空命令和內(nèi)置命令*/
if(cmd == NULL) continue; //輸入為空，重新循環(huán)
if(strcmp(cmd, "exit") == 0) exit(0); //輸入exit，退出
if(strcmp(cmd, "cd") == 0)
{
chdir(myargv[1]); //需要使用chdir()函數(shù)進(jìn)行跳轉(zhuǎn)
continue;
}
/*創(chuàng)建子進(jìn)程*/
pid_t pid = fork();
if(pid == -1) exit(0); //創(chuàng)建失敗，直接退出
/*子進(jìn)程執(zhí)行外部命令*/
if(pid == 0) //子進(jìn)程
{
execvp(cmd, myargv); //執(zhí)行命令
//執(zhí)行成功后，子進(jìn)程會(huì)完全變成目標(biāo)命令，不會(huì)再往下執(zhí)行
printf("exec err!!!\n");
exit(1);
}
/*父進(jìn)程等待子進(jìn)程*/
else wait(1); //父進(jìn)程，等待子進(jìn)程結(jié)束
}
}三、測(cè)試
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#include <pwd.h>
#define MAX_SIZE 100
/*打印命令提示符*/
void printf_info()
{
/*區(qū)分普通用戶和管理員*/
char *str = "$"; //初始默認(rèn)為普通用戶，使用 $
int uid = getuid(); //獲取當(dāng)前用戶ID
if(uid == 0) str = "#"; //若 用戶ID = 0, 則為管理員， 使用 #
/*獲取用戶信息、主機(jī)名稱、當(dāng)前路徑*/
struct passwd *ptr = getpwuid(uid); //獲取用戶信息
//如果獲取用戶信息失敗，就打印一個(gè)簡(jiǎn)單的提示符 mybash $，直接退出函數(shù)
if(ptr == NULL)
{
printf("mybash $");
fflush(stdout);
return;
}
char host[128] = {0};
gethostname(host, 128); //獲取主機(jī)名稱
char path[128] = {0};
getcwd(path, 128); //獲取當(dāng)前路徑
/*打印*/
printf("%s@%s:%s%s ", ptr->pw_name, host, path, str);
fflush(stdout); //刷新輸出緩沖區(qū)
}
/*命令解析*/
char *get_cmd(char buff[], char *myargv[])
{
int i = 0;
char *s = strtok(buff, " "); //按空格分隔第一個(gè)單詞
while(s != NULL) //當(dāng)分割出來的字符串為NULL時(shí)，說明分割完成，循環(huán)結(jié)束
{
myargv[i++] = s; //將分割出來的字符串放進(jìn)myargv數(shù)組中
s = strtok(NULL, " "); //NULL會(huì)繼續(xù)分割剩余的字符串
}
myargv[i] = NULL; //讓myargv以NULL結(jié)尾，避免后續(xù)使用execvp錯(cuò)誤
return myargv[0]; //返回第一個(gè)單詞，即命令名（如 ls、cd）
}
/*主函數(shù)*/
int main()
{
while(1)
{
/*打印命令提示符*/
printf_info();
/*讀取用戶輸入*/
char buff[128] = {0};
fgets(buff, 128, stdin); //讀取用戶輸入
buff[strlen(buff) - 1] = '\0'; //去掉末尾換行
/*解析命令*/
char *myargv[MAX_SIZE] = {0};
char *cmd = get_cmd(buff, myargv); //分割命令，cmd是返回的是輸入的命令名（如 ls、cd）
/*處理空命令和內(nèi)置命令*/
if(cmd == NULL) continue; //輸入為空，重新循環(huán)
if(strcmp(cmd, "exit") == 0) exit(0); //輸入exit，退出
if(strcmp(cmd, "cd") == 0)
{
chdir(myargv[1]); //需要使用chdir()函數(shù)進(jìn)行跳轉(zhuǎn)
continue;
}
/*創(chuàng)建子進(jìn)程*/
pid_t pid = fork();
if(pid == -1) exit(0); //創(chuàng)建失敗，直接退出
/*子進(jìn)程執(zhí)行外部命令*/
if(pid == 0) //子進(jìn)程
{
execvp(cmd, myargv); //執(zhí)行命令
//執(zhí)行成功后，子進(jìn)程會(huì)完全變成目標(biāo)命令，不會(huì)再往下執(zhí)行
printf("exec err!!!\n");
exit(1);
}
/*父進(jìn)程等待子進(jìn)程*/
else wait(1); //父進(jìn)程，等待子進(jìn)程結(jié)束
}
}
總結(jié)
以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。
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