60行C代码实现一个shell( 二 ) _shell

代表具体Unix小程序的命令。
Pipe符号"|" 。

换句话说，我们需要写出一个链式组合表达式。这时就要用到前缀表达式了。

数学式子里的括号，其实它无关紧要，括号只是给人看的，它规定一些运算的优先级顺序，这叫中缀表达式，一个中缀表达式可以轻松被转换为前缀表达式，后缀表达式，从而消除括号。事实上， Unix的Pipe最初也面临过这样的问题，到底是中缀好呢，还是前/后缀好呢？

我们现在使用的Unix/linux命令，以cp举例：
cp $in $out这是一个典型的前缀表达式，但是当pipe的发明者McIlroy最初引入pipe试图组合各个程序时，最初上面的命令行被建议成：
$in cp $out就像我们的(3 + 5) × 8 一样。但是这非常不适合计算机处理的风格，计算机不得不首先扫描解析这个式子，试图：

理解 “括号括起来的要优先处理” 这句复杂的话；
区分哪些是输入，哪些是操作符…

对于式子(3 + 5) × 8 的求值，计算机更适合用一种在简单规则下非常直接的方式去顺序执行求解，这就是前缀表达式的优势。
× 8 + 35就是(3 + 5) × 8 的前缀表达式，可以看到，没有了括号。对于pipe组合程序而言，同样适用于这个原则。于是前缀命令成了pipe组合命令的首选，现如今，我们可以用：
pro1 $stdin|pro2|pro3|pro4|...|proX $stdout轻松组合成任意复杂的逻辑。
Pipe协同组合程序的Unix原则是一个创举，程序就是一个加工过滤器，它把一系列的输入经过自己的程序逻辑生成了一系列的输出，该输出又可以作为其它程序的输入。
在Unix/Linux中，各种shell本身就实现了这样的功能，但是为了彻底理解这种处理方式的本质，只能自己写一个才行。来写一个微小的shell吧。
再次看上面提到的Unix Pipe的处理序列：
pro1 $stdin|pro2|pro3|pro4|...|proX $stdout如果让一个shell处理以上组合命令，要想代码量少，典型方案就是递归，然后用Pipe把这些递归调用过程给串起来，基本逻辑如下：
int exec_cmd(CMD *cmd, PIPE pipe){ // 持续解析命令行，以pipe符号|分割每一个命令 while (cmd->next) { PIPE pp = pipe_create(); if (fork() > 0) { // 父进程递归解析下一个 exec_cmd(cmd->next, pp); return 0; } // 子进程执行 dup_in_out(pp); exec(cmd->cmdline); } if (fork() > 0) { wait_all_child(); return 0; } else { dup_in_out(pp); exec(cmd->cmdline); }}按照上面的思路实现出来，大概60行左右代码就可以：
// tinysh.c// gcc tinysh.c -o tinysh#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <sys/wait.h>#define CMD_BUF_LEN 512char cmd[CMD_BUF_LEN] = {0};void fork_and_exec(char *cmd, int pin, int pout){ if (fork() == 0) { if (pin != -1) { dup2 (pin, 0); close(pin); } if (pout != -1) { dup2 (pout, 1); close(pout); } system(cmd); exit(0); } if (pin != -1)close(pin); if (pout != -1)close(pout);}int execute_cmd(char *cmd, int in){ int status; char *p = cmd; int pipefd[2]; while (*p) {switch (*p) {case '|':*p++ = 0;pipe(pipefd);fork_and_exec(cmd, in, pipefd[1]);execute_cmd(p, pipefd[0]);return 0;default:p++;} } fork_and_exec(cmd, in, -1); while(waitpid(-1, &status, WNOHANG) != -1); return 0;}int main(int argc, char **argv){ while (1) {printf("tiny sh>>");gets(cmd);if (!strcmp(cmd, "q")) {exit(0);} else {execute_cmd(cmd, -1);} } return 0;}下面是执行tinysh的结果：
[root@10 test]# ls -l总用量 28-rw-r--r-- 1 root root 0 9月 1 05:39 a-rwxr-xr-x 1 root root 9000 9月 1 05:38 a.out-rw-r--r-- 1 root root 0 9月 1 05:39 b-rw-r--r-- 1 root root 0 9月 1 05:39 c-rw-r--r-- 1 root root 0 9月 1 05:39 d-rw-r--r-- 1 root root 0 9月 1 05:39 e-rwxr-xr-x 1 root root 9000 9月 1 05:38 tinysh-rw-r--r-- 1 root root 1167 9月 1 05:38 tinysh.c[root@10 test]# ./tinyshtiny sh>>ls -l |wc -l9tiny sh>>cat /etc/inittab |grep init# inittab is no longer used when using systemd.tiny sh>>cat /etc/inittab |grep init|wc -l1tiny sh>>q[root@10 test]#递归解析的过程中fork/exec ，一气呵成，这就是一个最简单shell实现。它可完成组合程序的执行并给出结果。
这个tiny shell命令解析器的逻辑可以表示如下：