使用 Python 创建你自己的 Shell（下）

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“<code>cd test_dir2</code> 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）。

让我们从 <code>cd</code> 命令开始。

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

<code>yosh_project</code>

<code>|-- yosh</code>

<code>|-- builtins</code>

<code>| |-- __init__.py</code>

<code>| |-- cd.py</code>

<code>|-- __init__.py</code>

<code>|-- shell.py</code>

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

<code>import os</code>

<code>from yosh.constants import *</code>

<code></code>

<code>def cd(args):</code>

<code>os.chdir(args[0])</code>

<code>return shell_status_run</code>

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<code>yosh/constants.py</code>。

<code>|-- constants.py</code>

在 <code>constants.py</code> 中，我们将状态常量都放在这里。

<code>shell_status_stop = 0</code>

<code>shell_status_run = 1</code>

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

<code>...</code>

<code>### 导入常量</code>

<code>### 使用哈希映射来存储内建的函数名及其引用</code>

<code>built_in_cmds = {}</code>

<code>def tokenize(string):</code>

<code>return shlex.split(string)</code>

<code>def execute(cmd_tokens):</code>

<code>### 从元组中分拆命令名称与参数</code>

<code>cmd_name = cmd_tokens[0]</code>

<code>cmd_args = cmd_tokens[1:]</code>

<code>### 如果该命令是一个内建命令，使用参数调用该函数</code>

<code>if cmd_name in built_in_cmds:</code>

<code>return built_in_cmds[cmd_name](cmd_args)</code>

我们使用一个 python 字典变量 <code>built_in_cmds</code> 作为哈希映射hash map，以存储我们的内置函数。我们在<code>execute</code> 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：<code>built_in_cmds[cmd_name]</code> 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 <code>cd</code> 函数了。最后一步是将 <code>cd</code> 函数添加到 <code>built_in_cmds</code> 映射中。

<code>### 导入所有内建函数引用</code>

<code>from yosh.builtins import *</code>

<code>### 注册内建函数到内建命令的哈希映射中</code>

<code>def register_command(name, func):</code>

<code>built_in_cmds[name] = func</code>

<code>### 在此注册所有的内建命令</code>

<code>def init():</code>

<code>register_command("cd", cd)</code>

<code>def main():</code>

<code>###在开始主循环之前初始化 shell</code>

<code>init()</code>

<code>shell_loop()</code>

我们定义了 <code>register_command</code> 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<code>init</code> 函数并且在这里注册内置的 <code>cd</code> 函数。

注意这行 <code>register_command("cd", cd)</code> 。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 <code>cd</code> 引用到 <code>yosh/builtins/cd.py</code> 中的 <code>cd</code> 函数引用，我们必须将以下这行代码放在<code>yosh/builtins/__init__.py</code> 文件中。

<code>from yosh.builtins.cd import *</code>

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

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

现在，<code>cd</code> 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！

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

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

<code>| |-- exit.py</code>

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

<code>def exit(args):</code>

<code>return shell_status_stop</code>

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

<code>from yosh.builtins.exit import *</code>

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

<code>register_command("exit", exit)</code>

到此为止！

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

原文发布时间为：2016-07-29

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