1.实验内容
分析、设计与实现基于 Linux 内核的命令解释程序（Shell），主要包括系统环境变量的设置和初始化、系统命令提示符显示、命令辨别解析（区分内部命令与外部命令及不同内部命令）、典型内部命令（譬如显示指定目录下文件列表、显示文本文件内容、文件拷贝、文件删除、空文件创建、日期设置/显示）处理等功能，并在 Linux 操作系统上测试验证。
2.程序设计思路
- 设计命令列表，这个shell实现了"ls", "cd", "env", "ps", "date", "echo", "help", "exit"八个命令： ls -查看当前目录内容
cd [] -前往指定目录
env -查看环境变量
ps -查看当前进程
date -查看当前的时间
echo [] -显示指定的内容后换行
help -帮助
exit -退出
- shell的输入口实现，设计用户名和获取当前路径
- while循环获取用户输入的命令，在命令列表中则进入对应的命令执行部分，部分通过系统调用实现，命令无效发出报错。
- 对于和终端中一致的命令C++可以直接调用 execlp 系统调用的方式来实现
- 程序使用父子进程来实现并行执行命令和避免阻塞。当用户输入的命令是 "ls"、"env" 、 "ps" 等命令时，父进程会创建一个子进程来执行相应的命令。子进程通过调用 execlp 函数来执行外部命令。程序不会在执行 execlp 函数期间停止等待，这样可以在命令执行期间进行其他操作。
- 设计了一个help列表来展示所有的命令和功能
3.完整程序
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
using namespace std; int main() { vector<string> cmds={"ls", "cd", "env", "ps", "date", "echo", "help", "exit"}; string fp; while(1) { string now = "ljj@shell:" + string(getcwd(nullptr, 0)) + "> "; printf("%s", now.c_str()); string cmd; cin >> cmd; string p; bool valid = false; int index = -1; for (int i = 0; i < cmds.size(); i++) { if (cmd == cmds[i]) { valid = true; index = i; } } if (!valid) { printf("No command! Input -help for more information\n"); continue; } else { if(index < 5) { // 使用父子进程使得程序可以同时执行多个命令并防止阻塞 pid_t pid; pid = fork(); if (pid < 0) { fprintf(stderr, "Fork Failed"); return 1; } else if (pid == 0) { if(index == 0) { //ls execlp("/bin/ls", "ls", NULL); } else if(index == 1) { //cd cin >> p; chdir(p.c_str()); } else if(index == 2) { //env execlp("env", "", NULL); } else if(index == 3) { //ps execlp("ps", "", NULL); } else if(index == 4) { //time execlp("date", "", NULL); } } else { waitpid(pid, NULL, 0); } } else { if(index == 5) { //echo cin >> p; cout << p << endl; } else if(index == 6) { //help printf("Shell Commands List:\n\ ls -查看当前目录内容\n\ cd [] -前往指定目录\n\ env -查看环境变量\n\ ps -查看当前进程\n\ date -查看当前的时间\n\ echo [] -显示指定的内容后换行\n\ help -帮助\n\ exit -退出\n"); } else return 0; // exit } } } return 0;
} 
