C-Shell

Meine eigene kleine Shell in C. Ich entwickle sie, um besser zu verstehen, was im Hintergrund passiert, wenn man im Terminal einen Befehl eingibt.

Sie kann nicht alles, aber das, was sie kann, habe ich selbst geschrieben und verstanden.

Inhalt

• Was sie kann
• Befehle
• Tests
• Projektstruktur
• Plattformen
• Bekannte Einschränkungen
• Geplant
• Lizenz

Was sie kann

• Befehle einlesen und ausführen (ls, grep, mkdir und alles andere, was im PATH liegt)
• Eigene Built-ins: cd, pwd, echo, env, export, file, help und exit
• Exit-Status des letzten Befehls mit echo $?
• Eingabe mit Zeileneditor: Pfeiltasten links/rechts zum Bewegen, Backspace, Verlauf der letzten 50 Befehle mit Pfeil hoch/runter
• Argumente in Anführungszeichen (echo "Hello World")
• Umleitungen mit >, >> und < sind verfügbar
• Eingabe auch über eine Pipe oder Datei, z. B. printf 'echo hi\nexit\n' | ./c-shell (dann ohne Prompt und ohne Echo)
• Im Prompt steht immer das aktuelle Verzeichnis

Das Projekt entsteht Schritt für Schritt und hilft mir dabei, meine C-Kenntnisse zu vertiefen und die Funktionsweise einer Linux-Shell selbst nachzuvollziehen.

Befehle

Befehl	Beschreibung
cd [verzeichnis]	Verzeichnis wechseln
pwd	Aktuelles Verzeichnis anzeigen
echo [text]	Text ausgeben, echo $? zeigt den letzten Exit-Status
env [NAME]	Umgebungsvariablen anzeigen
export NAME=WERT	Umgebungsvariable setzen
file ...	Dateien und Ordner bearbeiten (siehe unten)
help oder h	Befehlsübersicht anzeigen
exit [status]	Shell beenden, optional mit Exit-Status

Alle anderen Befehle (ls, cat, gcc, ...) werden als externe Programme aus dem PATH gestartet.

Der Befehl file

Aufruf	Beschreibung
file -c <pfad>	Datei anlegen. Fehlende Ordner im Pfad werden automatisch erstellt (file -c test/test.txt). Existiert die Datei schon, gibt es einen Fehler.
file -w <pfad> <text>	Text in die Datei schreiben (überschreibt den Inhalt, legt die Datei bei Bedarf an)
file -a <pfad> <text>	Text an die Datei anhängen (legt die Datei bei Bedarf an)
file -r <pfad>	Dateiinhalt ausgeben
file -d <pfad>	Datei löschen (Ordner bleiben bestehen)
file -D <ordner>	Leeren Ordner löschen. Ordner mit Inhalt werden nicht gelöscht.

Hinweis: Durch das automatische Anlegen von Ordnern bei file -c erzeugt auch ein Tippfehler im Pfad (tset/test.txt) einen neuen Ordner.

Tests

Alle Tests auf einmal:

make test

Einzeln:

make test-unit          # Unit-Tests für Parser, Builtins, Executor und Input
make test-integration   # Die fertige Shell wird von außen über Pipes getestet
make test-asan          # Unit-Tests mit AddressSanitizer und UBSan

Ordner	Inhalt
tests/unit/	Tests für einzelne Module (test_parser.c, test_builtins.c, test_executor.c, test_input.c)
tests/integration/	test_shell.sh startet ./c-shell und prüft Ausgabe und Exit-Status

Projektstruktur

Der Code ist in mehrere Dateien aufgeteilt, damit einzelne Aufgaben getrennt entwickelt und getestet werden können.

C-Shell/
├── include/
│   ├── builtins.h          # Eingebaute Befehle
│   ├── executor.h          # Externe Programme starten
│   ├── file_operations.h   # Der Befehl "file"
│   ├── input.h             # Eingabe und Zeileneditor
│   ├── parser.h            # Zeile in Argumente zerlegen
│   └── shell_status.h      # Gemeinsame Statuscodes
├── src/
│   ├── cshell.c            # main() und Hauptschleife
│   ├── builtins.c
│   ├── executor.c
│   ├── file_operations.c
│   ├── input.c
│   └── parser.c
├── tests/
│   ├── unit/
│   └── integration/
├── Makefile
├── LICENSE
└── README.md

Plattformen

Die Shell ist für Linux entwickelt und wird unter Ubuntu in WSL getestet. Da sie Unix-Systemaufrufe wie fork(), execvp() und termios verwendet, läuft sie nicht direkt unter reinem Windows. Eine native Windows-Version ist als späteres Ziel geplant.

Bekannte Einschränkungen

• Keine Pipes (|)
• Keine Verkettung von Befehlen (;, &&)
• Keine Platzhalter wie * und keine Expansion von ~
• Variablen wie $HOME werden nicht ersetzt, nur $?
• Kein Job-Control (kein &, kein Strg+Z)
• Der Verlauf wird nur im Speicher gehalten und nicht in einer Datei gespeichert

Entwicklungsstand

Das Projekt befindet sich in Entwicklung. Neue Funktionen und Verbesserungen werden schrittweise umgesetzt, während ich die Grundlagen von C und Linux vertiefe.

Lizenz

Apache License 2.0, siehe LICENSE.