使用 Python 创建你自己的 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。
操作方法
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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）。
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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（，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。 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！
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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。
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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（请看 公共特性 和 不同特性）。 现在该是创建你真正自己拥有的 Shell 的时候了。 Happy Coding!