在如何構(gòu)建一個(gè)Linux Shell（一）中，我們構(gòu)建了一個(gè)簡單的Linux shell，該shell打印提示字符串，讀取輸入，然后將輸入回顯到屏幕上。現(xiàn)在這不是很令人印象深刻，不是嗎？在如何構(gòu)建一個(gè)Linux Shell（二）中，我們將更新代碼，以使Shell能夠解析和執(zhí)行簡單命令。首先讓我們看一下什么是簡單的命令。

　　什么是簡單命令？

一個(gè)簡單的命令 由單詞列表組成，這些單詞列表由空格字符（空格，制表符，換行符）分隔。第一個(gè)單詞是命令名，并且是必需的（否則，shell將沒有解析和執(zhí)行命令！）。第二個(gè)和后續(xù)單詞是可選的。如果存在，它們形成的論點(diǎn)，我們希望shell傳遞到執(zhí)行的命令。

例如，以下命令： ls -l 由兩個(gè)詞組成： ls （命令名稱），以及 -l（第一個(gè)也是唯一的參數(shù)）。同樣，命令：gcc -o shell main.c prompt.c（在第一部分中，我們用它來編譯我們的shell）由5個(gè)詞組成：一個(gè)命令名和一個(gè)4個(gè)參數(shù)的列表。

為了能夠執(zhí)行簡單的命令，我們的外殼程序需要執(zhí)行以下步驟：

掃描輸入，一次輸入一個(gè)字符，以查找下一個(gè)標(biāo)記。我們稱此過程為詞法掃描，而執(zhí)行此任務(wù)的外殼部分稱為詞法掃描器，或簡稱為掃描器。

提取輸入令牌。我們稱這種標(biāo)記化輸入。

解析標(biāo)記并創(chuàng)建抽象語法樹或AST。Shell負(fù)責(zé)執(zhí)行此操作的部分稱為解析器。

執(zhí)行AST。這是執(zhí)行者的工作。

下圖顯示了Shell為了解析和執(zhí)行命令而執(zhí)行的步驟。您可以看到圖中包含的步驟比上面列表中顯示的步驟更多，這很好。隨著外殼的增長和變得越來越復(fù)雜，我們將在需要時(shí)添加其他步驟。

現(xiàn)在，讓我們詳細(xì)查看上述四個(gè)步驟，并查看在shell中實(shí)現(xiàn)這些功能所需的代碼。

　　掃描輸入

為了獲得下一個(gè)令牌，我們需要能夠一次掃描一個(gè)字符的輸入，以便我們可以識別可以作為令牌一部分的字符和作為定界符的字符。甲分隔符是一個(gè)標(biāo)記的令牌（以及可能的另一令牌的開始）的端部。通常，分隔符是空格字符（空格，制表符，換行符），但也可以包含其他字符，例如; 和 &。

通常，掃描輸入意味著我們應(yīng)該能夠：

.從輸入中檢索下一個(gè)字符。

.返回我們讀回的最后一個(gè)字符作為輸入。

.前瞻（或窺視）以檢查下一個(gè)字符，而無需實(shí)際檢索它。

.跳過空白字符。

我們將在一分鐘內(nèi)定義執(zhí)行所有這些任務(wù)的功能。但是首先，讓我們談?wù)劤橄筝斎搿?/p>

記住 read_cmd()函數(shù)，這是我們在本教程的第一部分中定義的？那就是我們用來讀取用戶輸入并將其作為malloc的字符串。我們可以將此字符串直接傳遞給我們的掃描儀，但這會(huì)使掃描過程有點(diǎn)麻煩。特別是，掃描器很難記住它給我們的最后一個(gè)字符，以便它可以越過該字符并給我們后面的字符。

為了簡化掃描儀的工作，我們通過將輸入字符串作為 struct source_s 結(jié)構(gòu)，我們將在源文件中定義 source.h。繼續(xù)在源目錄中創(chuàng)建該文件，然后在您喜歡的文本編輯器中將其打開并添加以下代碼：

#ifndef SOURCE_H

#define SOURCE_H

#define EOF (-1)

#define ERRCHAR ( 0)

#define INIT_SRC_POS (-2)

struct source_s

{

char *buffer; /* the input text */

long bufsize; /* size of the input text */

long curpos; /* absolute char position in source */

};

char next_char(struct source_s *src);

void unget_char(struct source_s *src);

char peek_char(struct source_s *src);

void skip_white_spaces(struct source_s *src);

#endif

關(guān)注結(jié)構(gòu)的定義，您可以看到 struct source_s 除了兩個(gè)以外，還包含指向輸入字符串的指針 long 包含有關(guān)字符串長度和我們當(dāng)前在字符串中的位置（將從中獲取下一個(gè)字符）的信息的字段。

現(xiàn)在創(chuàng)建另一個(gè)名為 source.c，您應(yīng)在其中添加以下代碼：

#include

#include "shell.h"

#include "source.h"

void unget_char(struct source_s *src)

{

if(src->curpos < 0)

{

return;

}

src->curpos--;

}

char next_char(struct source_s *src)

{

if(!src || !src->buffer)

{

errno = ENODATA;

return ERRCHAR;

}

char c1 = 0;

if(src->curpos == INIT_SRC_POS)

{

src->curpos = -1;

}

else

{

c1 = src->buffer[src->curpos];

}

if(++src->curpos >= src->bufsize)

{

src->curpos = src->bufsize;

return EOF;

}

return src->buffer[src->curpos];

}

char peek_char(struct source_s *src)

{

if(!src || !src->buffer)

{

errno = ENODATA;

return ERRCHAR;

}

long pos = src->curpos;

if(pos == INIT_SRC_POS)

{

pos++;

}

pos++;

if(pos >= src->bufsize)

{

return EOF;

}

return src->buffer[pos];

}

void skip_white_spaces(struct source_s *src)

{

char c;

if(!src || !src->buffer)

{

return;

}

while(((c = peek_char(src)) != EOF) && (c == ' ' || c == ' '))

{

next_char(src);

}

}

的 unget_char()函數(shù)將（我們從輸入中檢索到的）最后一個(gè)字符返回（或取消保護(hù)）到輸入源。它只是通過操縱源結(jié)構(gòu)的指針來做到這一點(diǎn)。在本系列后面的部分中，您將看到此功能的好處。

的 next_char() 函數(shù)返回輸入的下一個(gè)字符并更新源指針，以便下一次調(diào)用 next_char()返回以下輸入字符。當(dāng)我們到達(dá)輸入中的最后一個(gè)字符時(shí)，該函數(shù)將返回特殊字符EOF，我們在其中將其定義為-1 source.h 以上。

的 peek_char() 功能類似于 next_char()它返回輸入的下一個(gè)字符。唯一的區(qū)別是peek_char() 不會(huì)更新源指針，因此下一次調(diào)用 next_char()返回我們剛剛偷看的相同輸入字符。在本系列的后面部分，您將看到輸入偷看的好處。

最后， skip_white_spaces()函數(shù)將跳過所有空格字符。這將在完成讀取令牌后為我們提供幫助，并且在讀取下一個(gè)令牌之前希望跳過定界符空白。

　　標(biāo)記輸入

現(xiàn)在我們已經(jīng)有了掃描儀的功能，我們將使用這些功能來提取輸入令牌。我們將首先定義一個(gè)新結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將用于表示令牌。

繼續(xù)創(chuàng)建一個(gè)名為 scanner.h 在您的源目錄中，然后將其打開并添加以下代碼：

#ifndef SCANNER_H

#define SCANNER_H

struct token_s

{

struct source_s *src; /* source of input */

int text_len; /* length of token text */

char *text; /* token text */

};

/* the special EOF token, which indicates the end of input */

extern struct token_s eof_token;

struct token_s *tokenize(struct source_s *src);

void free_token(struct token_s *tok);

#endif

專注于結(jié)構(gòu)定義， struct token_s 包含一個(gè)指向 struct source_s保留了我們的投入。該結(jié)構(gòu)還包含一個(gè)指向令牌文本的指針，以及一個(gè)告訴我們該文本長度的字段（這樣我們就無需重復(fù)調(diào)用strlen() 在令牌的文本上）。

接下來，我們將編寫 tokenize()函數(shù)，它將從輸入中檢索下一個(gè)標(biāo)記。我們還將編寫一些幫助程序功能，以幫助我們使用輸入令牌。

在源目錄中，創(chuàng)建一個(gè)名為 scanner.c，然后輸入以下代碼：

#include

#include

#include

#include

#include "shell.h"

#include "scanner.h"

#include "source.h"

char *tok_buf = NULL;

int tok_bufsize = 0;

int tok_bufindex = -1;

/* special token to indicate end of input */

struct token_s eof_token =

{

.text_len = 0,

};

void add_to_buf(char c)

{

tok_buf[tok_bufindex++] = c;

if(tok_bufindex >= tok_bufsize)

{

char *tmp = realloc(tok_buf, tok_bufsize*2);

if(!tmp)

{

errno = ENOMEM;

return;

}

tok_buf = tmp;

tok_bufsize *= 2;

}

}

struct token_s *create_token(char *str)

{

struct token_s *tok = malloc(sizeof(struct token_s));

if(!tok)

{

return NULL;

}

memset(tok, 0, sizeof(struct token_s));

tok->text_len = strlen(str);

char *nstr = malloc(tok->text_len+1);

if(!nstr)

{

free(tok);

return NULL;

}

strcpy(nstr, str);

tok->text = nstr;

return tok;

}

void free_token(struct token_s *tok)

{

if(tok->text)

{

free(tok->text);

}

free(tok);

}

struct token_s *tokenize(struct source_s *src)

{

int endloop = 0;

if(!src || !src->buffer || !src->bufsize)

{

errno = ENODATA;

return &eof_token;

}

if(!tok_buf)

{

tok_bufsize = 1024;

tok_buf = malloc(tok_bufsize);

if(!tok_buf)

{

errno = ENOMEM;

return &eof_token;

}

}

tok_bufindex = 0;

tok_buf[0] = '

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