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1、1设计内容与要求1.1课程设计内容用户在shell提示符($或#)下输入的每一个命令都由shell先解释，然后传给内核执行。本课程设计要求用C语言编写一个简单的shell程序，希望达到以下目的： 用C语言编写清晰易读、设计优良的程序，并附有详细的文档。 熟悉使用Linux下的软件开发工具，例如gcc、gdb和make。 在编写系统应用程序时熟练使用man帮助手册。 学习使用POSIXUNIX系统调用、对进程进行管理和完成进程之间的通信，例如 使用信号和管道进行进程间通信。 理解并发程序中的同步问题。1.2课程设计要求minish解释程序的重要特征 本课程设计要实现一个简单的命令解释器，也就是L
2、inux中的shell程序。课程设计程序起名为minish，要求其设计类似于目前流行的shell解释程序，如bash、csh、tcsh，但不需要具备那么复杂的功能。minish程序应当具有如下一些重要的特征： 能够执行外部程序命令，命令可以带参数。 能够执行fg、bg、cd、history、exit等内部命令。 使用管道和输入输出重定向。 支持前后台作业，提供作业控制功能，包括打印作业的清单，改变当前运行作业的前台/后台状态，以及控制作业的挂起、中止和继续运行。 除此之外，在这个课程设计中还须做到： 使用make工具建立工程。 使用调试器gdb来调试程序。 提供清晰、详细的设计文档和解决方案。
3、2.设计说明2.1 问题描述为Linux内核设计一个shell程序，解释执行用户提交的命令行。该shell程序应实现下列功能：(1)解析用户提交的命令行；按照环境变量搜索目录系统；执行命令。(2)执行外部程序命令，命令可以带参数。 (3)提供fg、bg、cd、history、exit等内部命令。(3)提供管道和输入输出重定向。(4)提供作业控制功能，包括打印作业的清单，改变当前运行作业的前台/后台状态，以及控制作业的挂起、中止和继续运行。2.2 解决方案1. shell程序形式首先应复习操作系统有关shell的基本概念，理解shell程序的作用，了解其功能。掌握shell与内核的关系。学习ba
4、sh的使用方法，从感性上把握shell程序。shell程序形式可以参考bash。shell应提供一个命令提示符，表示接收用户的输入。这个提示符由设计者自己定义，如QQ或myshell之类，每次执行完成后再打印下一个命令提示符QQ。当用户没有输入时，myshell需要一直处于随时等待输入状态，同时在屏幕上显示一些必要的信息。2. 命令行 当用户在提示符后面输入命令时，输入的整行内容叫做“命令行字符串”，shell应当保存每一条命令行字符串，直到它表示的作业执行结束，其中包括后台作业和被挂起的作业。 shell应当给每一个命令行字符串赋一个非负整数标识符。这个整数用来标识存储作业的数据结构，作业的
5、数据结构应包含整个命令行字符串所表示的内容。一旦命令行字符串代表的作业执行结束，shell就要删掉表示这个作业的数据结构。标识符可以循环使用。 对于包含内部命令的命令行字符串，不需要为它们建立作业的数据结构，因为它们本身的内容全部包含在shell程序中。3. 外部命令和内部命令 在大多数情况下，用户输入的命令是执行存储在文件系统中的可执行程序，我们叫做外部命令或外部程序。shell应当支持在执行这些程序时可以将输入/输出重新定向到一个文件，并允许若干个程序使用管道串联起来。从本课程设计的角度来讲，我们把由管道连接起来的复合命令以及单独使用的命令统称为作业。 外部命令的形式是一系列分隔的字符串。
6、第一个字符串是可执行程序的名字，其他的是传给这个外部程序的参数。如果第一个字符串所声明的可执行文件并不存在或者不可执行，则认为这个命令是错误的。 解释器还须支持一些内部命令，这些命令在shell程序内部实现了特定的动作，下面是一些内部命令，如果用户提交一个内部命令，shell应当按照下面的描述执行相应动作。 exit：结束所有的子进程并退出shell。4.分析用户输入(1) 分隔符和特殊字符 分析用户输入的语法分析器应具有下面介绍的功能，它能够检查用户的输入错误。如果用户输入的某些地方出错了，shell应提供合理的出错信息。 就像商业级别的shell一样，shell每次接受用户输入的一行命令，
7、在用户按下回车键(Enter)后开始执行分析动作。空命令不产生任何操作，而只是打印一个新提示符。 定义空格符为分隔符，shell应能处理命令行中间和前后出现的重复空格符。 某些字符被称做“元字符”，它们在用户输入的上下文中具有特定的含义。这些字符包括“&、|、”。shell假设这些字符不会出现在程序名、参数名和文件名中，它们是shell的保留字符。下面几小节会解释这些元字符的含义。(2) 内部命令 如果命令行字符串符合前面介绍的内部命令的格式，它就作为一个内部命令被解释。如果不是，就要考虑可能是外部程序的执行，或者是错误的。2.5 函数分析1用到的UNIX系统调用chdir 系统调用系统调用c
8、hdir是用来将进程的当前工作目录改为由参数指定的目录。该调用的声明格式如下： int chdir(const char *path);在使用该调用的程序中加入下面的头文件：#include 使用该调用时要注意，发出该调用的进程必须对参数path指定的目录有搜索(execute)的权力。调用成功时，返回值为0；错误时，返回-1，并设置相应的错误代码。 fork 系统调用系统调用fork是用来创建一个子进程。系统调用fork和vfork的声明格式如下： pid_t fork(void);在使用该系统调用的程序中要加入以下头文件：#include 当调用执行成功时，该调用对父进程返回子进程的PID
9、，对子进程返回0。调用失败时，给父进程返回-1，没有子进程创建。 exit 系统调用系统调用exit的功能是终止发出调用的进程。它的声明格式如下： void exit(int status);在使用这个系统调用的程序中要加入以下头文件：#include 系统调用exit立即终止发出调用的进程。所有属于该进程的文件描述符都关闭。该进程的所有子进程由进程1（进程init）接收，并对该进程的父进程发出一个SIGCHLD（子进程僵死）的信号。参数status作为退出的状态值返回父进程，该值可以通过系统调用wait来收集。返回状态码status只有最低一个字节有效。如果进程是一个控制终端进程，则SIGH
10、UP信号将被送往该控制终端的前台进程。系统调用exit从不返回任何值给发出调用的进程；也不刷新I/O缓冲，如果要自动完成刷新，可以用函数调用exit。waitpid系统调用它的声明格式：pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);在使用这些系统调用的程序中要加头文件：#include #include waitpid()会暂时停止目前进程的执行,直到有信号来到或子进程结束。如果在调用 wait()时子进程已经结束,则 wait()会立即返回子进程结束状态值。子进程的结束状态值会由参数 status 返回,而子进程的进程识别码也会一快返回
11、。如果不在意结束状态值,则参数 status 可以设成 NULL。参数 pid 为欲等待的子进程识别码,其他数值意义如下: pid0 等待任何子进程识别码为 pid 的子进程 2应用到的函数 access（）函数用来判断是否具有存取文件的权限 int access(const char * pathname,int mode); 函数说明 :access()会检查是否可以读/写某一已存在的文件。 参数mode有几种情况组合，R_OK，W_OK，X_OK和F_OK。 R_OK，W_OK与X_OK用来检查文件是否具有读取、写入和执行的权限。 F_OK则是用来判断该文件是否存在。 getenv（取得
12、环境变量内容）应加入的头文件：#include;它的声明格式如下：char * getenv(const char *name);函数说明：getenv()用来取得参数name环境变量的内容。参数name为环境变量的名称，如果该变量存在则会返回指向该内容的指针。环境变量的格式为namevalue。返回值：执行成功则返回指向该内容的指针，找不到符合的环境变量名称则返回NULL。2.6 测试rootlocalhost root#cd shell rootlocalhostshell#gcc o shell shell.crootlocalhostshell#./shell myshell*/roo
13、t/shell lsa.txt shell shell.c shellpp shellpp.c myshell*/root/shell psPID TTY TIME CMD2461 pts/0 00:00:00 bash2503 pts/0 00:00:00 shell2503 pts/0 00:00:00 psmyshell*/root/shell cd /binEnter into cd commandmyshell*/bin cd .myshell*/cd root/shellmyshell*/root/shellmkdir abcmyshell*/root/shelllsa.txt s
14、hell shell.c shellpp shellpp.c abcmyshell*/root/shell exitgoodbye! myshell!3 总结这次课程设计对我们来说是一个挑战，因为涉及到的知识点比较多，而且有很多知识我们以前都没怎么接触过。比如Linux的一些系统调用以及用C编写的一些语法和规则。虽然一开始我们都不知道如何下手，但是通过查找资料以及参考老师给的代码，以及老师的耐心解答，我们学到了很多知识。，熟悉了Linux下的开发工具，学习了Linux下的编程环境，对Linux系统有了总体的认识。了解了一些C语言的库函数，接触了Linux的进程编程知识，比如说利用管道实现进程间的通信，当然这当中我们会要用到大量的系统调用，之前
