shell-Challenge-实验报告

shell实现

相对路径实现

在进程控制块中添加工作目录域char env_work_dir[1024];，并通过以下两个系统调用进行读取与修改

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int syscall_read_work_dir(void * dstva);
int syscall_write_work_dir(void* srcva);
// 工作目录初值为"/"，并且fork出子进程继承父进程工作目录

实现相对路径与绝对路径的转换函数void walk_realtive_path(char* work_dir, char* cd_arg, char* ans); 无论传入的是相对路径还是绝对路径最终都转换为绝对路径输出

传入当前工作目录(系统调用获得)，传入的路径参数，最终转换为的绝对路径写入ans中；

(一个难写的字符串替换函数)

实现open的相对路径支持

int open(const char *path_0, int mode) {

	char path[1024];  // absolute path
	char cur_work_dir[1024];
	char path_00[1024];
    strcpy(path_00,path_0);
	syscall_read_work_dir(cur_work_dir);
    walk_realtive_path(cur_work_dir, path_00, path); 
    //... 
	}

int cd(int argc, char **argv);函数中实现内建指令cd的功能，其在main函数中被调用

...
int r = open(argv[1], O_RDONLY);   // 尝试打开对应文件或者目录
   if(r < 0){    // 如果文件或者目录不存在，直接返回
       printf("cd: The directory '%s' does not exist\n", argv[1]);
       return 1;
   }
  
char work_dir[1024] ;
   syscall_read_work_dir(work_dir);
   walk_realtive_path(work_dir, argv[1], ans);  // 相对路径转换为绝对路径
struct Stat st;
   stat(ans, &st);
   if(st.st_isdir){   // 判断是否为目录
	syscall_write_work_dir(ans);
	close(r);
	// printf("the new dir is %s\n", ans);
	return 0;
}
...

int pwd(int argc, char **argv);中实现pwd内建指令的功能；但是最后为了顺利完成第四题，我最后将其改为了一般指令

环境变量管理

在env.h中定义环境变量结构体

struct Var{
	char name[VAR_NAME_LEN];   // 环境变量名  
	char value[VAR_VALUE_LEN];  // 环境变量值

	unsigned int is_global;   // 1=全局变量(可以被子shell继承)， 0=局部变量
	unsigned int is_readOnly;  // 1=只读变量，不可以被重新赋值或者修改

	u_int shell_id;              // 拥有该环境变量的shell的id
	
	int valid;     // 为1代表有效
};

我采用数组存储所有环境变量

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struct Var var_table[VAR_NUM];   // 环境变量存储表
static int var_num = 0;     // 当前所有进程存在的var个数
static int shell_num = 0;   // 当前出现过的shell的进程个数 --- 主要用于为每个进程创建新的shell_id使用

实现以下5个系统调用

/**
 * 在shell进程启动时候调用，继承父shell的全局变量
 * 返回当前shell的shell_id
 */
int syscall_init_curenv_var(){
	return init_curenv_var();
}

/**
 * 修改(若存在且非只读)或者创建单个环境变量
 */
int syscall_declare_write(int shell_id, void * name, void *value, int is_global, int is_readOnly){
	return declare_write(shell_id, name, value, is_global, is_readOnly);
}

/**
 * 删除环境变量(检查只读权限);-1：只读不可删 或者 0：正常删除
 */
int syscall_declare_unset(int shell_id, void*name){
	return declare_unset(shell_id, name);
}

/**
 * 查询环境变量name的值，将其写入value
 */
int syscall_declare_get(int shell_id, void*name, void *value){
	return declare_get(shell_id, name, value);
}

/**
 * 获取当前shell的所有变量到var_array中
 * 返回当前shell的环境变量个数
 */

int syscall_delcare_getall(int shell_id, char var_array[1024][50]){
	return delcare_getall(shell_id, var_array);
}

sh.c中的调用
- 在main函数一开始便调用int syscall_init_curenv_var();并将返回的当前进程的shell_id保存下来
- void expand_variables(char *arg);该函数主要对于parse_cmd解析得到的每个参数进行检查，如果引用了环境变量则进行替换
- int declare_cmd(int argc, char **argv) 在该函数中实现declare指令的功能:环境变量添加或者修改或者打印输出所有环境变量；调用方式与cd相同
- int unset_cmd(int argc, char **argv); unset内置指令的实现函数，调用方式同上。

输入指令优化

输入指令优化主要是包括上下左右键、BackSpace键，ctrl快捷键等

主要是在readline中实现

...
read(0,&temp,1);
switch(temp) {
    case '\r':
    case '\n':   //回车处理
        save_command(buf);	// 将当前指令保存入.mos_history中
        break;
    case '\b':   //'\b'与0x7f均为BackSpace键
    case 0x7f:
        if (i <= 0) { break; }
        for(int j = --i; j <= len - 1;j++){
            buf[j] = buf[j + 1]; // 移动删除buf中对应的字符      
        }
        buf[--len] = 0;
        printf("\033[%dD%s \033[%dD", (i + 1), buf, (len - i + 1));  //重新打印输出
		break;
    case '\033':  //上下左右键
        if(read(0, &temp, 1) != 1){
			printf("read arrow error\n");
			break;
        }
        if (temp == '['){
            read(0, &temp, 1);
         	if (temp == 'C') { // right arrow
                if (i < len) {         // have space for cursor to move right
          			i += 1;
       			} else {
                    printf("\033[D");
           	    }
              }    
            //...
        }
     
}

历史指令以及上下回显

实现文件的追加模式打开

if(o->o_mode & O_APPEND){
	struct Fd *fff = (struct Fd*) ff;
	fff->fd_offset = f->f_size;   // 修改追加模式打开文件的指针位置到文件末尾
}

指令保存:在readline中读取到回车键时候则当前指令输入完毕，需要将当前指令保存到.mos_history中

以追加模式打开，每次都将新指令追加写到最后，并在其中补充’\n’;利用换行符分隔各条指令
history指令实现

history指令中默认只保存并输出20条历史指令，但是我们的实现方式中是保存了所有指令；

在sh.c中维护全局静态变量static int hiscount, curline;hiscount存储已经出现保存了多少条历史指令，curline代表当前缓冲区所处理指令是第几条指令；

通过hiscount-20可以知道从第几条指令开始是最后20条指令，输出即可；

~~读取到一个回车代表读取了一条指令~~

上下键指令回显，以上箭头为例

              } else if (temp == 'A') { // up arrow
printf("\033[B");
                  // 如果存在上一条指令
if(curline != 0 && curline > hiscount - 20){ 
	buf[len] = '\0';
                      //如果缓冲显示区显示的是正在输入的行，则将其保存到curIn里面
	if(curline == hiscount) {  
		strcpy(curIn, buf);
	}
  
	// 清空当前行
	if (i != 0) { printf("\033[%dD", i); }  
	for(int j = 0; j < len; j++) { printf(" ");}
	if (len != 0) { printf("\033[%dD", len); }
	
                      // 读取curline上一行指令到buf里面并打印输出
	if((r = readHistoryLine(--curline, buf)) < 0) {
		printf("can't read targetLine\n");
		break;
	}
	printf("%s", buf);
	i = strlen(buf);
	len = strlen(buf);
}
              }

追加重定向、条件执行、反引号

追加重定向

在parsecmd中遇到重定向符号时，以追加模式打开对应文件；并将其映射到进程写端

case append_redir :
	if (gettoken(0, &t) != 'w') {
		debugf("syntax error: >> not followed by word\n");
		exit();
	}
	if((fd = open(t, O_RDONLY)) < 0){
		fd = open(t, O_CREAT);
		if(fd < 0){
			debugf("failed to open '%s'\n", t);
			exit();
		}
	}
	close(fd);
	// 重新以追加模式打开
	fd = open(t, O_APPEND | O_WRONLY);
	if(fd < 0){
		debugf("failed to open '%s'\n", t);
		exit();
	}
	// 此处是否需要判断dup不成功
	dup(fd, 1);
	close(fd);
	break;

反引号

其主要通过以下两个函数实现主体功能：

int replaceBackquoteCommands(char* cmd);处理cmd字符串中的反引号，其通过递归查找反引号组，利用下面函数运行反应号内指令，并用输出结果替换原来的反引号
int executeCommandAndCaptureOutput(char *cmd, char *output, int maxLen);执行cmd对应的指令，并将指令运行结果保存到output中

在sh.c中的main函数对读取的字符串调用replaceBackquoteCommands()函数

条件执行

在parsecmd中解析到||或者&&时候，fork出一个子进程先执行第一部分指令
fork出来的子进程通过spawn装载并运行，并在进程结束前将指令运行结果通过ipc发送到fork出来子进程
fork子进程根据当前指令是否为条件指令选择是否发送ipc消息到父进程；如果是条件执行，则将运行结果发送到父进程
父进程根据子进程的ipc消息判断是否需要执行后续指令

此处需要判断后续是否会出现连续的&&或者||

在user_panic与libmain中实现指令运行结果向shell发送