如何用Python 创建自己的 Shell（下）

在上篇中，我们已经创建了一个 shell 主循环、切分了命令输入，以及通过 fork 和 exec 执行命令。在这部分，我们将会解决剩下的问题。首先，cd test_dir2 命令无法修改我们的当前目录。其次，我们仍无法优雅地从 shell 中退出。

步骤 4：内置命令

“cd test_dir2 无法修改我们的当前目录” 这句话是对的，但在某种意义上也是错的。在执行完该命令之后，我们仍然处在同一目录，从这个意义上讲，它是对的。然而，目录实际上已经被修改，只不过它是在子进程中被修改。

还记得我们分叉（fork）了一个子进程，然后执行命令，执行命令的过程没有发生在父进程上。结果是我们只是改变了子进程的当前目录，而不是父进程的目录。

然后子进程退出，而父进程在原封不动的目录下继续运行。

因此，这类与 shell 自己相关的命令必须是内置命令。它必须在 shell 进程中执行而不是在分叉中（forking）。

cd

让我们从 cd 命令开始。

我们首先创建一个 builtins 目录。每一个内置命令都会被放进这个目录中。

yosh_project
|-- yosh
   |-- builtins
   |   |-- __init__.py
   |   |-- cd.py
   |-- __init__.py
   |-- shell.py

在 cd.py 中，我们通过使用系统调用 os.chdir 实现自己的 cd 命令。

import os
from yosh.constants import *
def cd(args):
    os.chdir(args[0])
    return SHELL_STATUS_RUN

注意，我们会从内置函数返回 shell 的运行状态。所以，为了能够在项目中继续使用常量，我们将它们移至yosh/constants.py。

yosh_project
|-- yosh
   |-- builtins
   |   |-- __init__.py
   |   |-- cd.py
   |-- __init__.py
   |-- constants.py
   |-- shell.py

在 constants.py 中，我们将状态常量都放在这里。

SHELL_STATUS_STOP = 0
SHELL_STATUS_RUN = 1

现在，我们的内置 cd 已经准备好了。让我们修改 shell.py 来处理这些内置函数。

...
### 导入常量
from yosh.constants import *
### 使用哈希映射来存储内建的函数名及其引用
built_in_cmds = {}
def tokenize(string):
    return shlex.split(string)
def execute(cmd_tokens):
    ### 从元组中分拆命令名称与参数
    cmd_name = cmd_tokens[0]
    cmd_args = cmd_tokens[1:]
    ### 如果该命令是一个内建命令，使用参数调用该函数
    if cmd_name in built_in_cmds:
        return built_in_cmds[cmd_name](cmd_args)
    ...

我们使用一个 python 字典变量 built_in_cmds 作为哈希映射hash map，以存储我们的内置函数。我们在 execute 函数中提取命令的名字和参数。如果该命令在我们的哈希映射中，则调用对应的内置函数。

（提示：built_in_cmds[cmd_name] 返回能直接使用参数调用的函数引用。)

我们差不多准备好使用内置的 cd 函数了。最后一步是将 cd 函数添加到 built_in_cmds 映射中。

...
### 导入所有内建函数引用
from yosh.builtins import *
...
### 注册内建函数到内建命令的哈希映射中
def register_command(name, func):
    built_in_cmds[name] = func
### 在此注册所有的内建命令
def init():
    register_command("cd", cd)
def main():
    ###在开始主循环之前初始化 shell
    init()
    shell_loop()

我们定义了 register_command 函数，以添加一个内置函数到我们内置的命令哈希映射。接着，我们定义 init 函数并且在这里注册内置的 cd 函数。

注意这行 register_command("cd", cd) 。第一个参数为命令的名字。第二个参数为一个函数引用。为了能够让第二个参数cd 引用到 yosh/builtins/cd.py 中的 cd 函数引用，我们必须将以下这行代码放在 yosh/builtins/__init__.py 文件中。

from yosh.builtins.cd import *

因此，在 yosh/shell.py 中，当我们从 yosh.builtins 导入 * 时，我们可以得到已经通过 yosh.builtins 导入的 cd函数引用。

我们已经准备好了代码。让我们尝试在 yosh 同级目录下以模块形式运行我们的 shell，python -m yosh.shell。

现在，cd 命令可以正确修改我们的 shell 目录了，同时非内置命令仍然可以工作。非常好！

exit

最后一块终于来了：优雅地退出。

我们需要一个可以修改 shell 状态为 SHELL_STATUS_STOP 的函数。这样，shell 循环可以自然地结束，shell 将到达终点而退出。

和 cd 一样，如果我们在子进程中分叉并执行 exit 函数，其对父进程是不起作用的。因此，exit 函数需要成为一个 shell 内置函数。

让我们从这开始：在 builtins 目录下创建一个名为 exit.py 的新文件。

yosh_project
|-- yosh
   |-- builtins
   |   |-- __init__.py
   |   |-- cd.py
   |   |-- exit.py
   |-- __init__.py
   |-- constants.py
   |-- shell.py

exit.py 定义了一个 exit 函数，该函数仅仅返回一个可以退出主循环的状态。

from yosh.constants import *
def exit(args):
    return SHELL_STATUS_STOP

然后，我们导入位于 yosh/builtins/__init__.py 文件的 exit 函数引用。

from yosh.builtins.cd import *
from yosh.builtins.exit import *

最后，我们在 shell.py 中的 init() 函数注册 exit 命令。

...
### 在此注册所有的内建命令
def init():
    register_command("cd", cd)
    register_command("exit", exit)
...

到此为止！

尝试执行 python -m yosh.shell。现在你可以输入 exit 优雅地退出程序了。

最后的想法

我希望你能像我一样享受创建 yosh （your own shell）的过程。但我的 yosh 版本仍处于早期阶段。我没有处理一些会使 shell 崩溃的极端状况。还有很多我没有覆盖的内置命令。为了提高性能，一些非内置命令也可以实现为内置命令（避免新进程创建时间）。同时，大量的功能还没有实现。

我已经在 https://github.com/supasate/yosh 中提供了源代码。请随意 fork 和尝试。

现在该是创建你真正自己拥有的 Shell 的时候了。

Happy Coding!

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!