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如何構建一個Linux Shell（三）

2020-07-24 17:26:29　|　來源：中培企業IT培訓網

這是有關如何構建Linux Shell的教程的第三部分。在本教程的上半部分，我們實現了詞法掃描器。現在，讓我們將目光轉向解析器。回顧一下，解析器是命令行解釋器的一部分，它調用詞法掃描器以檢索令牌，然后從這些令牌中構造一個抽象語法樹或AST。這個AST是我們將傳遞給執行者的東西，好吧，被執行。

　　解析簡單命令

我們的解析器將僅包含一個函數， parse_simple_command()。在本教程的后續部分中，我們將添加更多功能以使我們的Shell能夠解析循環和條件表達式。

因此，讓我們開始對解析器進行編碼。您可以先創建一個名為parser.h 在源目錄中，您將在其中添加以下代碼：

#ifndef PARSER_H

#define PARSER_H

#include "scanner.h" /* struct token_s */

#include "source.h" /* struct source_s */

struct node_s *parse_simple_command(struct token_s *tok);

#endif

沒什么，只是聲明我們唯一的解析器功能。

接下來，建立 parser.c 并添加以下代碼：

#include

#include "shell.h"

#include "parser.h"

#include "scanner.h"

#include "node.h"

#include "source.h"

struct node_s *parse_simple_command(struct token_s *tok)

{

if(!tok)

{

return NULL;

}

struct node_s *cmd = new_node(NODE_COMMAND);

if(!cmd)

{

free_token(tok);

return NULL;

}

struct source_s *src = tok->src;

{

if(tok->text[0] == ' ')

{

free_token(tok);

break;

}

struct node_s *word = new_node(NODE_VAR);

if(!word)

{

free_node_tree(cmd);

free_token(tok);

return NULL;

}

set_node_val_str(word, tok->text);

add_child_node(cmd, word);

free_token(tok);

} while((tok = tokenize(src)) != &eof_token);

return cmd;

}

很簡單，對吧?要解析一個簡單的命令，我們只需要調用tokenize() 檢索輸入令牌，一個接一個，直到我們得到一個換行符(我們在以下行中對其進行測試： if(tok->text[0] == ' '))，或者我們到達輸入的結尾(我們知道當我們收到 eof_token令牌。請參閱上一清單底部附近的循環條件表達式。我們使用輸入令牌來創建AST，它是一個樹狀結構，其中包含有關命令組件的信息。詳細信息應足以使執行程序正確執行命令。例如，下圖顯示了簡單命令的AST外觀。

命令的AST中的每個節點都必須包含有關其表示的輸入令牌的信息（例如原始令牌的文本）。該節點還必須包含指向其子節點（如果該節點是根節點）及其兄弟節點（如果該節點是子節點）的指針。因此，我們需要定義另一個結構，struct node_s，我們將用它來表示AST中的節點。

繼續創建一個新文件， node.h，并向其中添加以下代碼：

#ifndef NODE_H

#define NODE_H

enum node_type_e

{

NODE_COMMAND, /* simple command */

NODE_VAR, /* variable name (or simply, a word) */

};

enum val_type_e

{

VAL_SINT = 1, /* signed int */

VAL_UINT, /* unsigned int */

VAL_SLLONG, /* signed long long */

VAL_ULLONG, /* unsigned long long */

VAL_FLOAT, /* floating point */

VAL_LDOUBLE, /* long double */

VAL_CHR, /* char */

VAL_STR, /* str (char pointer) */

};

union symval_u

{

long sint;

unsigned long uint;

long long sllong;

unsigned long long ullong;

double sfloat;

long double ldouble;

char chr;

char *str;

};

struct node_s

{

enum node_type_e type; /* type of this node */

enum val_type_e val_type; /* type of this node's val field */

union symval_u val; /* value of this node */

int children; /* number of child nodes */

struct node_s *first_child; /* first child node */

struct node_s *next_sibling, *prev_sibling; /*

* if this is a child node, keep

* pointers to prev/next siblings

};

struct node_s *new_node(enum node_type_e type);

void add_child_node(struct node_s *parent, struct node_s *child);

void free_node_tree(struct node_s *node);

void set_node_val_str(struct node_s *node, char *val);

　　#endif

的 node_type_e枚舉定義了我們的AST節點的類型。目前，我們只需要兩種類型。第一種類型表示簡單命令的AST的根節點，而第二種類型表示簡單命令的子節點（包含命令名稱和參數）。在本教程的下一部分中，我們將向該枚舉添加更多節點類型。

的 val_type_e枚舉表示我們可以存儲在給定節點結構中的值的類型。對于簡單的命令，我們僅使用字符串（VAL_STR枚舉類型）。在本系列的稍后部分，我們將在處理其他類型的復雜命令時使用其他類型。

的 symval_uunion表示我們可以存儲在給定節點結構中的值。每個節點只能具有一種類型的值，例如字符串或數字值。我們通過引用適當的聯合成員來訪問節點的值（sint 對于帶符號的長整數， str 用于字符串等）。

的 struct node_s結構代表AST節點。它包含一些字段，這些字段告訴我們有關節點類型，節點值的類型以及值本身的信息。如果這是根節點，則children 字段包含子節點的數量，并且 first_child 指向第一個子節點（否則它將是 NULL）。如果這是一個子節點，我們可以按照以下步驟遍歷AST節點：next_sibling 和 prev_sibling 指針。

如果要檢索節點的值，則需要檢查 val_type 字段，然后根據我們在其中找到的內容，訪問 val領域。對于簡單命令，所有節點都將具有以下屬性：

.type => NODE_COMMAND (根節點)或 NODE_VAR （命令名稱和參數列表）

.val_type => VAL_STR

.val.str =>指向字符串值的指針

現在讓我們編寫一些函數來幫助我們處理節點結構。

創建一個名為 node.c 并添加以下代碼：

#include

#include "shell.h"

#include "node.h"

#include "parser.h"

struct node_s *new_node(enum node_type_e type)

{

struct node_s *node = malloc(sizeof(struct node_s));

if(!node)

{

return NULL;

}

memset(node, 0, sizeof(struct node_s));

node->type = type;

return node;

}

void add_child_node(struct node_s *parent, struct node_s *child)

{

if(!parent || !child)

{

return;

}

if(!parent->first_child)

{

parent->first_child = child;

}

else

{

struct node_s *sibling = parent->first_child;

while(sibling->next_sibling)

{

sibling = sibling->next_sibling;

}

sibling->next_sibling = child;

child->prev_sibling = sibling;

}

parent->children++;

}

void set_node_val_str(struct node_s *node, char *val)

{

node->val_type = VAL_STR;

if(!val)

{

node->val.str = NULL;

}

else

{

char *val2 = malloc(strlen(val)+1);

if(!val2)

{

node->val.str = NULL;

}

else

{

strcpy(val2, val);

node->val.str = val2;

}

void free_node_tree(struct node_s *node)

{

if(!node)

{

return;

}

struct node_s *child = node->first_child;

while(child)

{

struct node_s *next = child->next_sibling;

free_node_tree(child);

child = next;

}

if(node->val_type == VAL_STR)

{

if(node->val.str)

{

free(node->val.str);

}

free(node);

}

的 new_node() 函數創建一個新節點并將其設置為 type 領域。

的 add_child_node() 函數通過添加新的子節點并增加根節點的擴展來擴展簡單命令的AST children領域。如果根節點沒有子節點，則將新的子節點分配給first_child根節點的字段。否則，該孩子將被添加到孩子列表的末尾。

的 set_node_val_str()函數將節點的值設置為給定的字符串。它將字符串復制到新分配的內存空間，然后設置val_type 和 val.str字段。將來，我們將定義類似的函數，以使我們可以將節點值設置為不同的數據類型，例如整數和浮點數。

的 free_node_tree()函數釋放節點結構使用的內存。如果節點有子節點，則以遞歸方式調用該函數以釋放每個子節點。

解析器就這些了。現在讓我們編寫命令執行器。

　　執行簡單命令

與解析器類似，執行程序將僅包含一個函數， do_simple_command()。在本教程的后續部分中，我們將添加更多功能以使我們能夠執行各種命令，例如循環和條件表達式。

創建一個名為 executor.h，并添加以下代碼：

#ifndef BACKEND_H

#define BACKEND_H

#include "node.h"

char *search_path(char *file);

int do_exec_cmd(int argc, char **argv);

int do_simple_command(struct node_s *node);

#endif

只是一些功能原型。現在創建executor.c 并定義以下功能：

#include

#include "shell.h"

#include "node.h"

#include "executor.h"

char *search_path(char *file)

{

char *PATH = getenv("PATH");

char *p = PATH;

char *p2;

while(p && *p)

{

p2 = p;

while(*p2 && *p2 != ':')

{

p2++;

}

int plen = p2-p;

if(!plen)

{

plen = 1;

}

int alen = strlen(file);

char path[plen+1+alen+1];

strncpy(path, p, p2-p);

path[p2-p] = '

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