Cで作る最小構成のシェル

Linux で動く 最小限のシェル を C で実装しながら、

• シェルがどうやってコマンドを実行しているのか
• execvp は何をしているのか
• $PATH はどう使われているのか
• perror は何のためにあるのか

を整理していきます。

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シェルの基本構造

Unix 系 OS のシェルは、基本的に次の流れで動いています。

1. ユーザから 1 行入力を読む
2. コマンドと引数に分解する
3. fork() で子プロセスを作る
4. 子プロセスで exec() して別のプログラムに置き換える
5. 親プロセスは wait() で終了を待つ

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最小構成のシェル実装例

以下は Linux 前提の、非常にシンプルなシェルです。

機能

• プロンプト表示
• コマンド実行
• cd（ビルトイン）
• exit（ビルトイン）

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simple_shell.c

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

#define MAX_LINE 1024
#define MAX_ARGS 64

void parse_line(char *line, char **argv) {
    int i = 0;
    char *token = strtok(line, " \t\n");

    while (token != NULL && i < MAX_ARGS - 1) {
        argv[i++] = token;
        token = strtok(NULL, " \t\n");
    }
    argv[i] = NULL;
}

int main() {
    char line[MAX_LINE];
    char *argv[MAX_ARGS];

    while (1) {
        printf("myshell> ");
        fflush(stdout);

        if (fgets(line, sizeof(line), stdin) == NULL) {
            printf("\n");
            break;
        }

        parse_line(line, argv);

        if (argv[0] == NULL) {
            continue;
        }

        /* exit */
        if (strcmp(argv[0], "exit") == 0) {
            break;
        }

        /* cd */
        if (strcmp(argv[0], "cd") == 0) {
            if (argv[1] == NULL) {
                fprintf(stderr, "cd: missing argument\n");
            } else if (chdir(argv[1]) != 0) {
                perror("cd");
            }
            continue;
        }

        pid_t pid = fork();
        if (pid == 0) {
            execvp(argv[0], argv);
            perror("execvp");
            exit(1);
        } else if (pid > 0) {
            int status;
            waitpid(pid, &status, 0);
        } else {
            perror("fork");
        }
    }

    return 0;
}

execvp とは何か？

int execvp(const char *file, char *const argv[]);

execvpは現在のプロセスを別のプログラムに置き換える関数です。

• 成功すると 戻ってこない
• 失敗したときだけ -1 を返す

$PATHは自動で検索される？

される。
execvpのpはPATH検索を意味しています。

ただし、コマンド名に/が含まれている場合、その限りではありません（PATHからは検索されません）。

関数名	PATH検索	引数形式
execl	❌	可変長
execv	❌	配列
execvp	✅	配列
execve	❌	配列（env指定可）

実体は execve で、他はラッパーです。

perrorとは？

void perror(const char *s);

• 直前に失敗したシステムコールの理由を表示
• 内部で errno を参照
• stderr に出力される