如何编写一个完整的Linux命令

矫情吗；* 2022-08-10 05:46 120阅读 0赞

一个完整的Linux命令需要有以下几个重要的部分组成：  
1.使用方法  
2.命令行参数  
3.移植性  
  
**1.使用方法**

在每个命令当中，都需要提供一个usage函数，当然名称不一定要用这个。看了很多开源软件，几乎都是使用usage命名。usage一般是在用户输入不规则的命令行参数才调用的，也就是打印出详细的使用方法。比如我以下随便给一个Linux命令传入一个没有被提供的参数，执行结果是这样：

**\[plain\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  gzshun@ubuntu:~/c/getopt$ e2fsck -x  
2.  e2fsck: invalid option -- 'x'  
3.  Usage: e2fsck \[-panyrcdfvtDFV\] \[-b superblock\] \[-B blocksize\]  
4.                  \[-I inode\_buffer\_blocks\] \[-P process\_inode\_size\]  
5.                  \[-l|-L bad\_blocks\_file\] \[-C fd\] \[-j external\_journal\]  
6.                  \[-E extended-options\] device  
7.    
8.  Emergency help:  
9.   -p                   Automatic repair (no questions)  
10.  -n                   Make no changes to the filesystem  
11.  -y                   Assume "yes" to all questions  
12.  -c                   Check for bad blocks and add them to the badblock list  
13.  -f                   Force checking even if filesystem is marked clean  
14.  -v                   Be verbose  
15.  -b superblock        Use alternative superblock  
16.  -B blocksize         Force blocksize when looking for superblock  
17.  -j external\_journal  Set location of the external journal  
18.  -l bad\_blocks\_file   Add to badblocks list  
19.  -L bad\_blocks\_file   Set badblocks list

这里每一个命令行选项都代表一个功能，有些选项后面可以跟着参数，比如e2fsck中\[-b superblock\] \[-B blocksize\]等等。

**2.命令行参数**  
在第1点，已经贴出usage的打印信息，上面那些-p,-n等等的就是命令行参数，本文也是重点说明这个命令行参数的使用。在执行一个Linux命令的时候，可能只需要增加一个选项(比如: cp -a ...)，也可能需要在一个选项后面跟一个参数(比如: e2fsck -C0 或者 e2fsck -C 0)，其实"e2fsck -C0"与"e2fsck -C 0"是等价的。这里分析命令行参数的功臣归功于"getopt"函数，getopt()用来分析参数选项，具体可以参考:(UNIX环境高级编程 第21章 与网络打印机通信 p619)，当然在UNIX环境高级编程这本书里面，这个函数只是稍微带过，没有详细讲解。  
  
**3.移植性**  
通常一个开源软件的移植性都是考虑得相当周全，在Linux平台下的开源软件，经常被移植到不同的平台，这就必须考虑到不同平台的可移植性。当然我对软件的可移植性这方面的知识欠缺，有待改进，本文不对移植性解释。  
  
**一、为什么要写一个完整的Linux命令？**  
在Linux的平台下，很多重要的功能都是在命令行实现的，也许我们平时也需要自己动手实现一个自己的程序，当然要一个相对比较有质量的。这里就会涉及到一个Linux命令的设计，第一步肯定是要分析命令行参数选项。  
自己动手写一个完整的Linux命令，这里的标题写得有点吹，本来我打算写一个相对比较完整的cp命令，但考虑下流程，处理的东西很多，包括文件，目录的属性，还有递归，去掉上班时间，我晚上时间有限，就不想写，那些也都是比较容易的问题。cp这一个命令对于Linux的用户再熟悉不过了，网上也提供很多程序员自己写的cp命令，但我觉得都不完整，因为网上有些cp程序都是直接读取源文件写到目标文件，仅仅写了一个while循环，这样根本就谈不上一个完整的Linux命令。我们平时使用的cp命令，源码有1063行，包括注释，一个简单的功能，其实涉及到很多Linux平台下的特性，需要考虑到文件属性，目录属性，权限，用户和组ID，修改时间，状态修改时间等等。  
  
**二、Linux命令的一些例子？**  
举个例子：  
复制一个src目录到dst目录的命令，这里可能会有3种写法：  
1.cp -a src dst  
2.cp src -a dst  
3.cp src dst -a  
这3条命令都可以达到将src目录拷贝到dst目录的效果，这里就是命令行参数的功劳了，这也就是getopt函数的好处。如果写一个命令，没有使用getopt函数来处理命令行参数，那将处理不了这三种命令行参数的写法。  
  
例子：  
检测磁盘的一个工具e2fsck，该函数有一个选项是\[-C fd\]，后面跟一个参数，这个选项是选择一个不同的进度打印消息。这里同样有几种写法：  
1.e2fsck /dev/sda1 -C0  
2.e2fsck /dev/sda1 -C 0  
在命令行参数，也支持这样的形式，选项可以跟选项后面跟的参数写在一起，也可以分离，但必须紧跟在选项后面。  
  
当然本文也写不出完整的Linux命令，水平有限，只是写出命令行参数的解析部分。  
  
例子：这里是一个简单的测试程序，将程序的参数打印出来；  
./cp aa bb cc dd ee -l -d  
  
//这里直接将main函数的argv二位数组打印出来  
argv\[0\]=./cp  
argv\[1\]=aa  
argv\[2\]=bb  
argv\[3\]=cc  
argv\[4\]=dd  
argv\[5\]=ee  
argv\[6\]=-l  
argv\[7\]=-d  
//这里是调用完getopt后argv的变化结果  
argv\[0\]=./cp  
argv\[1\]=-l  
argv\[2\]=-d  
argv\[3\]=aa  
argv\[4\]=bb  
argv\[5\]=cc  
argv\[6\]=dd  
argv\[7\]=ee  
  
从这个例子，可以得到以下结果：  
1.getopt函数具有排序功能；  
2.argv是一个可以修改的二维数组；  
  
**三、getopt的使用？**  
**1.排序功能**  
getopt会先将命令行参数进行排序，选项在前，剩下的参数在后面，第0个参数始终是程序自己；  
排序规则：  
只将有"-"选项与该选项的参数提到程序的后面，剩下的一些都放在最后面，但原有的参数顺序没有更改，这里有点拗口，直接看例子：  
cp -a -r src1/ src2/ src3/ dst/  
这条命令的任务是将src1,src2,src3目录拷贝到dst目录下，src1,src2,src3参数必须在dst参数的前面，所以getopt不会破坏原来的参数顺序，例子：  
cp src1/ src2/ -a src3/ -r dst/  
经过getopt的处理，argv数组将会变成cp -a -r src1/ src2/ src3/ dst/,-a和-r原有的顺序也保持不变，-a在前，-r在后。  
  
**2.参数解析**  
有些命令的选项后面会跟着一个参数，可以是数字，也可以是字母，或字符串，均可。例子：  
e2fsck /dev/sda1 -C0,这里-C选项的参数是0。也可以写成e2fsck /dev/sda1 -C 0,跟前面那句命令等价。  
    
**3.getopt的具体用法**  
讲这么废话，终于到了getopt了。  
getopt函数声明在unistd.h头文件中，有以下一些相关函数和全局变量：

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  \#include <unistd.h>  
2.  **extern** **char** \*optarg;  
3.  **extern** **int** optind;  
4.  **extern** **int** opterr;  
5.  **extern** **int** optopt;  
6.  **extern** **int** getopt(**int** argc, **char** \* **const** argv\[\], **const** **char** \*optstring);

这里写个例子来说明(虚拟的): mycp -a -b hello -c123 src dst  
char \*optarg: -b的optarg是hello，-c的optarg是123，optarg就是选项后面跟着的参数；  
int optind  : 下一个要处理的参数的下标(argv)；  
int opterr  : 如果将opterr设为0，则getopt不输出错误信息，否则报错，形如（e2fsck: invalid option -- 'x'）  
int optopt  : 当命令行选项字符不包括在optstring中或者选项缺少必要的参数时，该选项存储在optopt中  
int getopt(int argc, char \* const argv\[\], const char \*optstring) : optstring看起来比较不清楚，待会儿看代码。该函数执行完或者失败返回-1.  
  
**源程序：**

**\[cpp\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  /\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\* 
2.  \*\* Name         : getopt.c  
3.  \*\* Author       : gzshun 
4.  \*\* Version      : 1.0 
5.  \*\* Date         : 2012-01 
6.  \*\* Description  : getopt test program 
7.  \*\* 
8.  \*\* This file may be redistributed under the terms 
9.  \*\* of the GNU Public License. 
10. \*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/  
11. \#include <stdio.h>  
12. \#include <stdlib.h>  
13. \#include <unistd.h>  
14.   
15. **extern** **char** \*optarg;  
16. **extern** **int** optind;  
17. **extern** **int** opterr;  
18. **extern** **int** optopt;  
19. **extern** **int** getopt(**int** argc, **char** \* **const** argv\[\], **const** **char** \*optstring);  
20.   
21. \#define OPTION\_A        (1<<0)  
22. \#define OPTION\_B        (1<<1)  
23. \#define OPTION\_C        (1<<2)  
24. \#define OPTION\_D        (1<<3)  
25. \#define OPTION\_E        (1<<4)  
26. \#define OPTION\_F        (1<<5)  
27. \#define OPTION\_G        (1<<6)  
28. \#define OPTION\_H        (1<<7)  
29.   
30. **const** **char** \*programe\_name = "getopt";  
31.   
32. **static** **void** usage(**void**);  
33. **static** **int** PRS(**int** argc, **char** \*\*argv, **int** \*opts);  
34.   
35. **static** **void** usage(**void**)  
36. \{  
37.     fprintf(stderr,   
38.         "Usage:  %s \[OPTION\]\\n"  
39.         "\\t\[-abcdeh\]\\n"  
40.         "\\t\[-f digit\] \[-g string\]\\n",  
41.         programe\_name);  
42.     exit(1);  
43. \}  
44.   
45. **static** **int** PRS(**int** argc, **char** \*\*argv, **int** \*opts)  
46. \{  
47.     **int** retval, prog\_num;  
48.     **char** ch;  
49.   
50.     \*opts &= 0x00000000;  
51.   
52.     /\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\* 
53.     optstring: "abcdef:g:h" 
54.     这个字符串是给getopt指定需要的选项. 
55.     abcdeh : 这几个选项后面没有跟选项参数 
56.     f:g:   : 在一个选项的后面多一个:号,说明这个选项后面是有参数的. 
57.             这个选项参数可以通过optarg全局变量获取到. 
58.     \*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/  
59.     **while** ((ch = getopt(argc, argv, "abcdef:g:h")) != -1) \{  
60.         **switch** (ch) \{  
61.             **case** 'a':  
62.                 \*opts |= OPTION\_A;  
63.                 **break**;  
64.             **case** 'b':  
65.                 \*opts |= OPTION\_B;  
66.                 **break**;  
67.             **case** 'c':  
68.                 \*opts |= OPTION\_C;  
69.                 **break**;  
70.             **case** 'd':  
71.                 \*opts |= OPTION\_D;  
72.                 **break**;  
73.             **case** 'e':  
74.                 \*opts |= OPTION\_E;  
75.                 **break**;  
76.             **case** 'f':  
77.                 \*opts |= OPTION\_F;  
78.                 printf("-f optarg=%s\\n", optarg);  
79.                 **break**;  
80.             **case** 'g':  
81.                 \*opts |= OPTION\_G;  
82.                 printf("-g optarg=%s\\n", optarg);  
83.                 **break**;  
84.             **case** 'h':  
85.                 \*opts |= OPTION\_H;  
86.                 usage();  
87.                 **break**;  
88.             **default**:  
89.                 fprintf(stderr,   
90.                         "our: %s: invalid option -- '%c'\\n",  
91.                         programe\_name, optopt);  
92.                 exit(1);  
93.                 **break**;  
94.         \}  
95.     \}  
96.   
97.     **return** 0;  
98. \}  
99.   
100. **int** main(**int** argc ,**char** \*\*argv)  
101. \{  
102.     **int** i, retval;  
103.     **int** opts;  
104.   
105.     /\*调用getopt之前打印argv数组\*/  
106.     printf("Before calling getopt\\n");  
107.     **for** (i = 0; i < argc; i++) \{  
108.         printf("%s ", argv\[i\]);  
109.     \}  
110.     printf("\\n\\n");  
111.   
112.     /\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\* 
113.     该函数是编写一个Linux命令最基本也最重要的一个操作,函数里面 
114.     调用getopt()函数,函数作用是用来解析命令的操作选项: 
115.     比如:cp -a -r src dst 
116.     getopt()用来分析参数选项,具体可以参考: 
117.     (UNIX环境高级编程 第21章 与网络打印机通信 p619) 
118.     \*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/  
119.     retval = PRS(argc, argv, &opts);  
120.     **if** (retval < 0) \{  
121.         exit(1);  
122.     \}  
123.     printf("\\n");  
124.   
125.     /\*调用getopt之后打印argv数组\*/  
126.     printf("After calling getopt\\n");  
127.     **for** (i = 0; i < argc; i++) \{  
128.         printf("%s ", argv\[i\]);  
129.     \}  
130.     printf("\\n\\n");  
131.   
132.     /\*这里来打印一下选项的设置情况\*/  
133.     printf("-a \\t set %s\\n", opts&OPTION\_A ? "yes" : "no");  
134.     printf("-b \\t set %s\\n", opts&OPTION\_B ? "yes" : "no");  
135.     printf("-c \\t set %s\\n", opts&OPTION\_C ? "yes" : "no");  
136.     printf("-d \\t set %s\\n", opts&OPTION\_D ? "yes" : "no");  
137.     printf("-e \\t set %s\\n", opts&OPTION\_E ? "yes" : "no");  
138.     printf("-f \\t set %s\\n", opts&OPTION\_F ? "yes" : "no");  
139.     printf("-g \\t set %s\\n", opts&OPTION\_G ? "yes" : "no");  
140.     printf("-h \\t set %s\\n", opts&OPTION\_H ? "yes" : "no");  
141.     printf("\\n");  
142.       
143.     /\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\* 
144.     当执行完getopt后,argv二位数组里面的字符串已经被排序,选项部分 
145.     会被排在前面,非选项部分的会被排在最后面,但原来的顺序还是没有 
146.     发生变化; 
147.     为什么要加这个循环,因为在很多情况都要另外加一些参数,比如: 
148.     cp -a -r src1 src2 src3 src4 dst 
149.     这条复制命令, -a -r是选项, src\[1-4\] dst这几个就是其余的参数, 
150.     若需要这些,使用以下循环即可获得. 
151.     \*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*/  
152.     **for** (i = optind; i < argc; i++) \{  
153.         printf("optind=%d\\t: argv\[%d\]=%s\\n", i, i, argv\[i\]);  
154.     \}  
155.   
156.     **return** 0;  
157. \}

程序的执行结果1：   
这里故意打乱顺序，为了更清楚的查看getopt的使用方法

**\[plain\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  gzshun@ubuntu:~/c/getopt$ ./getopt china -a beijing -b shanghai -c shenzhen -d -f 1234 -g hello  
2.  Before calling getopt  
3.  ./getopt china -a beijing -b shanghai -c shenzhen -d -f 1234 -g hello  
4.    
5.  \-f optarg=1234  
6.  \-g optarg=hello  
7.    
8.  After calling getopt  
9.  ./getopt -a -b -c -d -f 1234 -g hello china beijing shanghai shenzhen  
10.   
11. \-a       set yes  
12. \-b       set yes  
13. \-c       set yes  
14. \-d       set yes  
15. \-e       set no  
16. \-f       set yes  
17. \-g       set yes  
18. \-h       set no  
19.   
20. optind=9        : argv\[9\]=china  
21. optind=10       : argv\[10\]=beijing  
22. optind=11       : argv\[11\]=shanghai  
23. optind=12       : argv\[12\]=shenzhen

**程序的执行结果2： **  
使用-h选项来打印命令的使用方法

**\[plain\]**  [view plain][] [copy][view plain]

1.  gzshun@ubuntu:~/c/getopt$ ./getopt -h  
2.  Before calling getopt  
3.  ./getopt -h  
4.    
5.  Usage:  getopt \[OPTION\]  
6.          \[-abcdeh\]  
7.          \[-f digit\] \[-g string\]

个人喜欢vi的颜色配置，贴一张出来看看，挺鲜艳：

![0_13258623810rT7.gif][]

**本人不才，以上可能存在错误的认识。  
由于最近写了3个Linux命令，在CSDN博客总结一下收获，虽然这种程序是菜鸟级的，但我把它记录下来，等我下次要查看，一目了然，这就是效率。希望大牛不要鄙视，我写这种无聊的程序，只是一个学习态度罢了。**

[view plain]: http://blog.csdn.net/gzshun/article/details/7182657#
[0_13258623810rT7.gif]: /images/20220731/664a4a7b2f8546f18caeb33516c4bf4b.png