5分で読める自作シェルの作り方

シェルはユーザーからのコマンドを受け取り、それを実行するためのインターフェースです。LinuxやUnix系のOSで一般的に使用されるbashやzshなどが有名ですが、ここではC言語を使用して簡単な自作シェルを作る方法を解説します。この入門記事を通じて、シェルの基本的な構造と動作原理を理解し、自分だけのシェルを作成する第一歩を踏み出しましょう。

基本構成

自作シェルの開発には、以下のステップが含まれます：

1. 入力の読み取り：ユーザーからの入力を受け取ります。
2. コマンドの解析（パース）：入力されたコマンドラインをコマンドとその引数に分割します。
3. コマンドの実行：解析したコマンドを実行します。
4. プロセスの終了を待つ：コマンドが外部プログラムである場合、その終了を待ちます。
5. 繰り返し：ユーザーがシェルを終了するまで、上記のステップを繰り返します。

実装

入力の読み取り

char *read_line(void) {
    char *line = NULL;
    size_t bufsize = 0;
    getline(&line, &bufsize, stdin);
    return line;
}

コマンドの解析

char **split_line(char *line) {
    int bufsize = 64, position = 0;
    char **tokens = malloc(bufsize * sizeof(char*));
    char *token;

    token = strtok(line, " \t\r\n\a");
    while (token != NULL) {
        tokens[position++] = token;
        token = strtok(NULL, " \t\r\n\a");
    }
    tokens[position] = NULL;
    return tokens;
}

コマンドの実行

int execute(char **args) {
    pid_t pid, wpid;
    int status;

    pid = fork();
    if (pid == 0) {
        if (execvp(args[0], args) == -1) {
            perror("exec");
        }
        exit(EXIT_FAILURE);
    } else if (pid < 0) {
        perror("fork");
    } else {
        do {
            wpid = waitpid(pid, &status, WUNTRACED);
        } while (!WIFEXITED(status) && !WIFSIGNALED(status));
    }

    return 1;
}

メインループ

void loop(void) {
    char *line;
    char **args;
    int status;

    do {
        printf("> ");
        line = read_line();
        args = split_line(line);
        status = execute(args);

        free(line);
        free(args);
    } while (status);
}

int main(void) {
    loop();
    return EXIT_SUCCESS;
}

使用例

• プログラムをコンパイルし、実行します

  gcc -o myshell myshell.c && ./myshell
  

• プロンプトが表示されたら、各種コマンド（例：ls, cd directory_name, cat file.txt）を入力して実行します。

  ls
  => file1 dirA ...
  

まとめ

この記事では、C言語を用いて基本的な自作シェルを作成する方法を紹介しました。シェルプログラミングは、OSのプロセス管理やユーザーインターフェースの基礎を学ぶ絶好の機会です。ここで紹介したコードはシェルの基本的な骨組みを提供しますが、さらに高度な機能（リダイレクト、パイプライン、シグナルハンドリングなど）を追加することで、より強力で柔軟なシェルを開発することが可能です。