使用 Python 建立你本身的 Shell（下）

步驟 4：內置命令

「cd test_dir2 沒法修改咱們的當前目錄」 這句話是對的，但在某種意義上也是錯的。在執行完該命令以後，咱們仍然處在同一目錄，從這個意義上講，它是對的。然而，目錄實際上已經被修改，只不過它是在子進程中被修改。

還記得咱們分叉（fork）了一個子進程，而後執行命令，執行命令的過程沒有發生在父進程上。結果是咱們只是改變了子進程的當前目錄，而不是父進程的目錄。

而後子進程退出，而父進程在原封不動的目錄下繼續運行。

所以，這類與 shell 本身相關的命令必須是內置命令。它必須在 shell 進程中執行而不是在分叉中（forking）。

cd

讓咱們從 cd 命令開始。

咱們首先建立一個 builtins 目錄。每個內置命令都會被放進這個目錄中。

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

在 cd.py 中，咱們經過使用系統調用 os.chdir 實現本身的 cd 命令。

import os
from yosh.constants import *

def cd(args):
    os.chdir(args[0])

    return SHELL_STATUS_RUN

注意，咱們會從內置函數返回 shell 的運行狀態。因此，爲了可以在項目中繼續使用常量，咱們將它們移至 yosh/constants.py。

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

在 constants.py 中，咱們將狀態常量都放在這裏。

SHELL_STATUS_STOP = 0
SHELL_STATUS_RUN = 1

如今，咱們的內置 cd 已經準備好了。讓咱們修改 shell.py 來處理這些內置函數。

...
### 導入常量
from yosh.constants import *

### 使用哈希映射來存儲內建的函數名及其引用
built_in_cmds = {}

def tokenize(string):
    return shlex.split(string)

def execute(cmd_tokens):
    ### 從元組中分拆命令名稱與參數
    cmd_name = cmd_tokens[0]
    cmd_args = cmd_tokens[1:]

    ### 若是該命令是一個內建命令，使用參數調用該函數
    if cmd_name in built_in_cmds:
        return built_in_cmds[cmd_name](cmd_args)

    ...

咱們使用一個 python 字典變量 built_in_cmds 做爲哈希映射，以存儲咱們的內置函數。咱們在 execute 函數中提取命令的名字和參數。若是該命令在咱們的哈希映射中，則調用對應的內置函數。

（提示：built_in_cmds[cmd_name] 返回能直接使用參數調用的函數引用。)

咱們差很少準備好使用內置的 cd 函數了。最後一步是將 cd 函數添加到 built_in_cmds 映射中。

咱們定義了 register_command 函數，以添加一個內置函數到咱們內置的命令哈希映射。接着，咱們定義 init 函數而且在這裏註冊內置的 cd 函數。

注意這行 register_command("cd", cd) 。第一個參數爲命令的名字。第二個參數爲一個函數引用。爲了可以讓第二個參數 cd 引用到 yosh/builtins/cd.py 中的 cd 函數引用，咱們必須將如下這行代碼放在 yosh/builtins/__init__.py 文件中。

from yosh.builtins.cd import *

所以，在 yosh/shell.py 中，當咱們從 yosh.builtins 導入 * 時，咱們能夠獲得已經經過 yosh.builtins 導入的 cd 函數引用。

咱們已經準備好了代碼。讓咱們嘗試在 yosh 同級目錄下以模塊形式運行咱們的 shell，python -m yosh.shell。

如今，cd 命令能夠正確修改咱們的 shell 目錄了，同時非內置命令仍然能夠工做。很是好！

exit

最後一塊終於來了：優雅地退出。

咱們須要一個能夠修改 shell 狀態爲 SHELL_STATUS_STOP 的函數。這樣，shell 循環能夠天然地結束，shell 將到達終點而退出。

和 cd 同樣，若是咱們在子進程中分叉並執行 exit 函數，其對父進程是不起做用的。所以，exit 函數須要成爲一個 shell 內置函數。

讓咱們從這開始：在 builtins 目錄下建立一個名爲 exit.py 的新文件。

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

exit.py 定義了一個 exit 函數，該函數僅僅返回一個能夠退出主循環的狀態。

from yosh.constants import *

def exit(args):
    return SHELL_STATUS_STOP

而後，咱們導入位於 yosh/builtins/__init__.py 文件的 exit 函數引用。

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

最後，咱們在 shell.py 中的 init() 函數註冊 exit 命令。

...

### 在此註冊全部的內建命令
def init():
    register_command("cd", cd)
    register_command("exit", exit)

...

到此爲止！

嘗試執行 python -m yosh.shell。如今你能夠輸入 exit 優雅地退出程序了。

最後的想法

我但願你能像我同樣享受建立 yosh （your own shell）的過程。但個人 yosh 版本仍處於早期階段。我沒有處理一些會使 shell 崩潰的極端情況。還有不少我沒有覆蓋的內置命令。爲了提升性能，一些非內置命令也能夠實現爲內置命令（避免新進程建立時間）。同時，大量的功能尚未實現（請看 公共特性 和 不一樣特性）。

如今該是建立你真正本身擁有的 Shell 的時候了。
Happy Coding!

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