C语言实现Shell管道与重定向：系统调用探索

本次实验旨在通过使用C语言和Linux系统提供的系统调用来实现Shell命令的功能，主要涉及以下几个关键知识点： 1. **实验目的**： - 掌握Shell管道（pipe）和重定向功能的原理，这涉及到文件I/O操作，如何根据用户输入或预设条件筛选、过滤和传递数据。 - 熟悉Linux系统中的基本命令，如grep（查找）、wc（计数）和cat（合并输出）等，理解它们在命令行中的组合和作用。 2. **系统调用**： - **fork()**：是C语言中创建子进程的关键函数，用于实现进程复制。它创建一个新的进程，共享父进程的大部分资源，但拥有独立的地址空间。通过fork，可以构建管道的基本结构，子进程负责处理后续步骤。 - **exec()**：一组函数，用于替换当前进程的进程映像。在这个实验中，使用`execlp()`简化了命令的执行，可以直接模拟shell命令的效果，避免了复杂字符串解析的工作。 - **dup2()**：用于复制文件描述符，用于连接管道或重定向输出，确保数据流的正确传递。 - **pipe()**：创建一个具有读写两端的无名管道，用于实现进程间通信，是实现管道功能的基础。 - **open()**：用于打开文件，可能用于创建文件或连接管道。 - **wait()**：父进程调用，等待子进程完成，确保整个过程的同步控制。 3. **实验步骤**： - 分析给定的shell命令，理解每个命令的作用和参数含义，如`grep -v`用于排除包含特定关键词的行，`wc -l`计算行数，`>r.txt`重定向输出到文件。 - 结合系统调用，设计程序流程，先使用`fork()`创建子进程，然后子进程通过`pipe()`和`dup2()`进行数据流管理，接着使用`execlp()`执行命令序列，最后父进程通过`wait()`等待子进程结束。 4. **实验环境**： - Ubuntu 20.04.2 LTS操作系统，基于Linux内核5.4.0，支持GNU bash shell版本5.0.17。 - 使用远程工具Xshell进行实验，提供了便利的远程登录和交互环境。 本次实验的重点在于运用C语言和Linux系统调用，模拟实现一系列复杂的Shell命令流程，包括管道和重定向功能，从而深化对系统编程的理解。通过实践，学生不仅能够巩固系统调用的知识，还能提高对Linux命令的熟练运用能力。