Linux Shell 简易实现：原理、设计与实践 | 极客日志

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Linux Shell 简易实现：原理、设计与实践

通过 C 语言从零实现一个简易 Linux Shell。内容涵盖命令行输入解析、父子进程创建与回收、exec 系统调用替换进程，以及内置命令（如 cd、echo）的特殊处理逻辑。旨在帮助开发者深入理解 Linux 进程模型、文件描述符及系统调用机制。

Ne0发布于 2026/3/22更新于 2026/4/1725K 浏览

Linux Shell 简易实现：原理、设计与实践

简易版

【一】打印命令行

在原本的 shell 中，我们每次都可以看见如下的打印，等待你输入指令：

文章配图

所以可以看到需要获取一些用户当前的环境变量信息，因为这里属于实现，所以我们选择函数调用的方式（getenv()，头文件#include<stdlib.h>）来获取环境变量（获取内容自己个性化设置）：

文章配图

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【二】输入命令行

这里我们要开始输入命令行，在之前我们已经学了命令行的输入其实是一个个字符串，例如：

'ls' 'pwd' 'touch'等，我们每次输入都是输入的字符串，再根据空格去分割，我们使用 fgets()：

函数原型：

char *fgets(char *str, int n, FILE *stream);

第一个参数：一个字符串指针，用来存放从流中读取到的字符串

第二个参数：最多读取的字符数

第三个参数：输入的文件流（stdin：标准输入流，通常是键盘输入）

例如：

#define MAX 32 
char str[MAX]; //命令获取 
fgets(str,sizeof(str)-1,stdin); //注意去除用户输入的换行符 
str[strlen(str)-1]='\0';

效果：将键盘输入的字符串存储到 str 里面，str 存储的类似：**'pwd ls rm'**这样的一整个字符串

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char *strtok(char *str, const char *delim);

#include<string.h> 
char* argv[MAX]={NULL}; 
const char* delim=" \t\n"; 
int i = 0; 
//命令行提取 
argv[i++]=strtok(str,delim); 
while(argv[i-1]) { 
    argv[i++]=strtok(NULL,delim); 
}

pid_t d = fork(); 
if(d==0) { 
    .... 
} else { 
    .... 
}

//argv就是提取的字符串数组 
//进程替换 
if(argv[0]==NULL) { 
    return 0; 
}
int count = execvp(argv[0],argv); 
if(count<0)perror("execvp failed"); 
exit(0);

//回收子进程 
int count = waitpid(-1,NULL,0); 
if(count<0) { 
    printf("子进程回收失败\n"); 
}

#include<stdio.h> 
#include<stdlib.h> 
#include<string.h> 
#include<unistd.h> 
#include<sys/wait.h> 
#define LEFT "[" 
#define RIGHT "]" 
#define MAX 32 
int argc=0; 
char str[MAX]; 
char* argv[MAX]={NULL}; 
const char* delim = " \t\n"; 

//命令行打印 
void command_printf() { 
    printf(LEFT"%s":""%s"" "#"RIGHT "",getenv("USER"),getenv("HOME")); 
}

//命令行获取 
char* command_get(char str[MAX],int size) { 
    char* pc=fgets(str,size,stdin); 
    //去除换行符 
    str[strlen(str)-1]='\0'; 
    //测试 
    //printf("命令行获取测试:\n"); 
    //int i=0; 
    //while(str[i]) 
    //{ 
    //    printf("%c",str[i++]); 
    //} 
    //printf("\n"); 
    return pc; 
}

//命令行提取 
void command_extraction(char str[MAX],const char* delim,char* argv[MAX]) { 
    int i=0; 
    //printf("命令行提取测试:\n"); 
    argv[i++]=strtok(str,delim); 
    while(argv[i-1]) { 
        argc++; 
        //printf("argv[%d]=%s\n",i-1,argv[i-1]); 
        argv[i++]=strtok(NULL,delim); 
    } 
    //printf("\n"); 
    return; 
}

//命令行参数调用与回收 
void command_use(char* argv[MAX]) { 
    pid_t d = fork(); 
    if(d==0) { 
        //进程替换 
        if(argv[0]==NULL) { 
            return; 
        }
        int count = execvp(argv[0],argv); 
        if(count<0)perror("execvp failed"); 
        //子进程退出 
        exit(EXIT_FAILURE); 
    } else { 
        //回收子进程 
        int count = waitpid(-1,NULL,0); 
        if(count<0) { 
            printf("子进程回收失败\n"); 
        }
    }
    return; 
}

int main() { 
    while(1) { 
        //命令行打印 
        command_printf(); 
        //命令获取 
        int size=sizeof(str)-1; 
        char* pc=command_get(str,size); 
        if(pc==NULL) { 
            printf("读取失败\n"); 
        }
        //命令行提取 
        command_extraction(str,delim,argv); 
        //命令行参数调用 
        command_use(argv); 
    }
    return 0; 
}

int chdir(const char *path); //参数为目标路径

//cd 命令判断 
if(strcmp(argv[0],"cd")==0 && argc==2) { 
    /如果是跳到当前目录 
    if(strcmp(argv[1],"./")==0) { 
        return; 
    } else { 
        //剩余可以交给 chdir 函数 
        const char*path=argv[1]; 
        int count = chdir(path); 
        if(count==-1) { 
            printf("路径执行错误\n"); 
            return; 
        }
    }
}

//echo 命令判断 
if(strcmp(argv[0],"echo")==0 && argc==2) { 
    //取第二个参数 
    char* pc=argv[1]; 
    //防止只有一个￥ 
    if(pc[0]=='$' && strlen(pc)>1) { 
        //去除￥ 
        char* var_name = pc + 1; 
        //获取展开的环境变量 
        char* value=getenv(var_name); 
        //替换 
        if(value) { 
            argv[1]=value; 
        }
    }
}