# [2021q1](http://wiki.csie.ncku.edu.tw/linux/schedule) 第 7 週測驗題: 測驗 `1`

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本題目檢驗學員對 [lab0](https://hackmd.io/@sysprog/linux2021-lab0) 作業的認知，主要是命令直譯器的實作
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考慮一個小型 [Unix shell](https://en.wikipedia.org/wiki/Unix_shell) 風格的實作，具備以下能力:
* 執行簡單的命令，如 `vim`, `echo hello world`, `uname -a` 等等
* 有限度地支援 [UNIX pipeline](https://en.wikipedia.org/wiki/Pipeline_(Unix))，例如 `ls /dev | wc -l`
* 提供[檔案重新導向](https://en.wikipedia.org/wiki/Redirection_(computing))功能，例如先執行 `hello > x` 再執行 `cat < x | grep hello`，預期可見 `hello` 字樣

這個 [Unix shell](https://en.wikipedia.org/wiki/Unix_shell) 風格實作的程式碼如下: (`picosh.c`)

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>

/* Display prompt */
static void prompt()
{
    write(2, "$ ", 2);
}

/* Display error message, optionally - exit */
static void fatal(int retval, int leave)
{
    if (retval >= 0)
        return;
    write(2, "?\n", 2);
    if (leave)
        exit(1);
}

/* Helper functions to detect token class */
static inline int is_delim(int c)
{
    return c == 0 || c == '|';
}

static inline int is_redir(int c)
{
    return c == '>' || c == '<';
}

static inline int is_blank(int c)
{
    return c == ' ' || c == '\t' || c == '\n';
}

static int is_special(int c)
{
    return is_delim(c) || is_redir(c) || is_blank(c);
}

/* Recursively run right-most part of the command line printing output to the
 * file descriptor @t
 */
static void run(char *c, int t)
{
    char *redir_stdin = NULL, *redir_stdout = NULL;
    int pipefds[2] = {0, 0}, outfd = 0;
    char *v[99] = {0};
    char **u = &v[98]; /* end of words */
    for (;;) {
        c--;
        if (is_delim(*c)) /* if NULL (start of string) or pipe: break */
            break;
        if (!is_special(*c)) {
            c++;    /* Copy word of regular chars into previous u */
            XXXXX /* 在此提交你的程式碼 */
        }
        if (is_redir(*c)) { /* If < or > */
            if (*c == '<')
                redir_stdin = *u;
            else
                redir_stdout = *u;
            if ((u - v) != 98)
                u++;
        }
    }
    if ((u - v) == 98) /* empty input */
        return;

    if (!strcmp(*u, "cd")) { /* built-in command: cd */
        fatal(chdir(u[1]), 0);
        return; /* actually, should run() again */
    }

    if (*c) {
        pipe(pipefds);
        outfd = pipefds[1]; /* write end of the pipe */
    }

    pid_t pid = fork();
    if (pid) { /* Parent or error */
        fatal(pid, 1);
        if (outfd) {
            run(c, outfd);     /* parse the rest of the cmdline */
            close(outfd);      /* close output fd */
            close(pipefds[0]); /* close read end of the pipe */
        }
        wait(0);
        return;
    }

    if (outfd) {
        dup2(pipefds[0], 0); /* dup read fd to stdin */
        close(pipefds[0]);   /* close read fd */
        close(outfd);        /* close output */
    }

    if (redir_stdin) {
        close(0); /* replace stdin with redir_stdin */
        fatal(open(redir_stdin, 0), 1);
    }

    if (t) {
        dup2(t, 1); /* replace stdout with t */
        close(t);
    }

    if (redir_stdout) {
        close(1);
        fatal(creat(redir_stdout, 438), 1); /* replace stdout with redir */
    }
    fatal(execvp(*u, u), 1);
}

int main()
{
    while (1) {
        prompt();
        char buf[512] = {0}; /* input buffer */
        char *c = buf;
        if (!fgets(c + 1, sizeof(buf) - 1, stdin))
            exit(0);
        for (; *++c;) /* skip to end of line */
            ;
        run(c, 0);
    }
    return 0;
}

作答時，請列出 `static void run(char *c, int t)` 到 `if ((u - v) == 98) /* empty input */` 之間的程式碼，並儘量提供程式碼註解和說明你的考量。

:::success
延伸問題:
1. 解釋上述程式碼運作原理，可搭配研讀 [Tutorial: Write a Shell in C](https://brennan.io/2015/01/16/write-a-shell-in-c/)
2. 檔案 `picosh.c` 缺乏對 `>>` (append), `2>` (導向到 stderr), `&` (背景執行) 等語法的支援，請評估增加以上功能到 `picosh.c` 的修改幅度
3. 搭配 [User-Mode Linux 的實驗環境](https://hackmd.io/@sysprog/user-mode-linux-env)，測試你修改過的 `picosh.c`，甚至取代 `init` 行程
> 注意: 可運用 [static linking](https://wiki.debian.org/StaticLinking)
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