笔记02 - HW01: x86 shell

MIT 6.828 LEC1作业部分,实现shell重定向<>和管道|。
代码详见:github: jianzzz

使用方式1

$ gcc sh.c 编译以后产生 a.out 文件
执行$ ./a.out
分别输入以下命令:
ls > y
cat < y | sort | uniq | wc > y1
cat y1
rm y1
ls | sort | uniq | wc
rm y

使用方式2

将上述命令复制到 t.sh 中,执行$ ./a.out < t.sh

实现方式

解析命令过程

main函数按行读取命令,对于每一条命令,先创建子进程,然后调用parsecmd函数解析命令,并对parsecmd函数解析结果调用runcmd执行命令。

parsecmd函数处理命令字符串首尾指针后调用parseline函数,parseline函数调用parsepipe解析命令。

parsepipe函数首先调用parseexec函数解析第一个子命令(如果存在管道符号,则是第一个管道符号前的命令),返回解析的cmd结构体;如果存在管道符号,则递归调用parsepipe自身解析后面的命令,返回解析的cmd结构体;然后调用pipecmd命令将前后的两个结构体整合为管道cmd结构体。

parseexec函数解析子命令的退出条件是遇到管道符号。如果没有碰到管道符号,则解析紧接着的参数,如上述第二条命令的cat,接着调用parseredirs函数判断当前是否是I/O重定向(是否遇到了<>符号),是的话则读取重定向符号右端的参数(重定向文件),然后将重定向符号左端的cmd对象、重定向符号、重定向符号右端的重定向文件整合为重定向cmd结构体。

仔细阅读parseexec函数,cmd结构体强制转换为execcmd结构体,存储到execcmd结构体指针所指地址的数据实际上都存到了cmd结构体指针所指地址。在while循环中,如果碰到了重定向符<>,cmd结构体指针将被包含于redircmd结构体中(redircmd函数),redircmd结构体强制转换为cmd结构体后返回,此刻parseexec函数中cmd结构体指针真正指向的数据其实是redircmd结构体的数据,并且该redircmd结构体中的cmd指针真正指向的数据其实是execcmd结构体的数据;如果parseexec函数的while循环执行到此还没遇到到管道符|,则表示重定向符<>右端的参数个数大于1(如:cat < file -n),新读入的参数继续存储到execcmd结构体中,即cmd结构体指针所指的内存地址,即redircmd结构体中的cmd指针所指的内存地址。注意到:redircmd结构体只是存储了cmd结构体指针,因此新读入的参数继续存储到execcmd结构体中(即redircmd结构体中的cmd指针所指)并不会影响到redircmd结构体其他值的存储。

另一方面,可以观察出,pipecmd、redircmd等复杂结构体包含的命令对象指针是最简单的cmd结构体类型,而在传参和返回值方面,都会转换成cmd类型。这是可以学习的编程设计技巧。

执行命令过程

以cat < y | sort | uniq | wc > y1简要说明:
判断命令的类型,
1、如果是管道命令,则开启两个子线程分别负责管道左端和右端命令,父进程负责wait。fork之后,父进程和子进程都有指向管道的文件描述符。子线程c1关闭管道读端,将标准输出指向管道写端,然后执行左端命令如cat < y,执行结果将缓冲到标准输出即管道写端。子线程c2关闭管道写端,将标准输入指向管道读端,然后c2调用runcmd执行右端命令,如sort | uniq | wc > y1。c2子线程将作为父进程创建新的管道和新的两个子线程,c21将标准输出指向管道写端后执行sort,c22将标准输入指向管道读端后执行uniq | wc > y1。由于c1、c2,c21、c22执行顺序是不一定的,有可能出现c1进程还没执行完cat < y(还没写入到标准输出),c21已经重定向了标准输出,则c21执行sort时无法从标准输入读取到cat的结果;又或者是,sort命令还没从标准输入读取数据,c22线程已经重定向了标准输入,导致sort无法读取结果。个人解决方案是先调用wait让第一个线程完成工作。
2、如果是重定向命令,则根据命令的模式打开文件,注意如果是写入到文件,需要保证所有者可以读写文件;根据命令fd重定向标准输入/输出符后执行命令。
3、如果是普通执行命令,则调用execv,注意到exec函数执行成功后不返回到调用程序,所以可在exec函数调用后面编写执行失败检查代码。execv命令对象需要完整执行路径。也可以使用execvp函数,则无需完整执行路径。

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