這是有關(guān)如何構(gòu)建Linux Shell的教程的第四部分。在這一部分中，我們將向我們的外殼添加符號(hào)表。的符號(hào)表是用于由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的編譯器和解釋器來(lái)存儲(chǔ)變量如表中的條目。每個(gè)條目都包含一個(gè)鍵（變量的名稱(chēng))和一個(gè)關(guān)聯(lián)的值(變量的值）。鍵通常是唯一的，也就是說(shuō)，我們不能有兩個(gè)共享相同鍵的條目（即，不能有兩個(gè)共享相同變量名的變量）。

通常，Linux Shell在啟動(dòng)時(shí)會(huì)填充其符號(hào)表。填充符號(hào)表后，編譯器或解釋器可以輕松地在表中搜索變量以檢索該變量的值。我們還可以執(zhí)行類(lèi)型檢查，執(zhí)行作用域規(guī)則（例如，使變量?jī)H對(duì)聲明其的函數(shù)可見(jiàn)），并將shell變量導(dǎo)出到外部命令。

為了填充符號(hào)表，外殼程序讀取環(huán)境變量列表，該環(huán)境變量列表從其父進(jìn)程（通常是登錄用戶(hù)的進(jìn)程或登錄進(jìn)程的子進(jìn)程）傳遞到外殼程序。Shell將每個(gè)變量（及其值）添加到符號(hào)表中。然后，我們可以使用適當(dāng)?shù)膬?nèi)置實(shí)用程序隨意編輯，刪除或?qū)С鰏hell變量（我們將在本系列的稍后部分中討論）。

　　為什么我們需要符號(hào)表？

簡(jiǎn)而言之，符號(hào)表使我們能夠定義外殼變量，修改它們的值，在執(zhí)行變量擴(kuò)展時(shí)使用不同外殼變量的值以及將變量導(dǎo)出到外部命令。在本系列后面的內(nèi)容中，當(dāng)我們討論位置和特殊外殼參數(shù)時(shí)，符號(hào)表也將變得很方便。

每當(dāng)您要求外殼程序回顯，導(dǎo)出或未設(shè)置外殼程序變量的值時(shí)，您實(shí)際上就是在要求外殼程序訪問(wèn)和/或修改其符號(hào)表。所有外殼程序都有某種符號(hào)表實(shí)現(xiàn)，盡管某些外殼程序可能具有不同的名稱(chēng)。

例如，假設(shè)您調(diào)用了以下命令：

echo $PATH

哪個(gè)應(yīng)該給你類(lèi)似的輸出：

/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin

您可能知道 echo 該命令與您在屏幕上看到的輸出無(wú)關(guān)，除了以下事實(shí)： echo打印出路徑。它的外殼究竟是誰(shuí)明白$PATH 代表外殼變量名稱(chēng)。

也是貝殼代替了單詞$PATH 帶有實(shí)際路徑值，然后將其傳遞給 echo。的echo 命令只是回顯了外殼程序傳遞的參數(shù)，這是您在屏幕上看到的可執(zhí)行路徑。

因此，為了能夠定義，修改，取消設(shè)置和導(dǎo)出Shell變量，我們首先需要實(shí)現(xiàn)符號(hào)表。讓我們看看接下來(lái)如何做。

　　實(shí)施符號(hào)表

有多種方法可以實(shí)現(xiàn)符號(hào)表，常見(jiàn)的方法是鏈表，哈希表和二進(jìn)制搜索樹(shù)。每種方法都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，我們沒(méi)有時(shí)間或空間來(lái)詳細(xì)討論每種方法。為了我們的目的，我們將使用鏈表，鏈表是最容易實(shí)現(xiàn)的，并且在訪問(wèn)速度和內(nèi)存使用方面都相當(dāng)不錯(cuò)。

（注：如果你想使用的外殼任何東西比學(xué)習(xí)其他的，你應(yīng)該考慮改變符號(hào)表執(zhí)行到使用哈希表或二進(jìn)制樹(shù)可以找到哈希表實(shí)現(xiàn)的例子這里）。

現(xiàn)在，讓我們來(lái)破解該代碼。在您的源目錄中，創(chuàng)建一個(gè)名為symtab （調(diào)用 mkdir symtab從您的終端仿真器）。導(dǎo)航到該目錄（cd symtab）并創(chuàng)建一個(gè)名為 symtab.h。將以下代碼添加到剛創(chuàng)建的頭文件中：

#ifndef SYMTAB_H

#define SYMTAB_H

#include "../node.h"

#define MAX_SYMTAB 256

/* the type of a symbol table entry's value */

enum symbol_type_e

{

SYM_STR ,

SYM_FUNC,

};

/* the symbol table entry structure */

struct symtab_entry_s

{

char *name;

enum symbol_type_e val_type;

char *val;

unsigned int flags;

struct symtab_entry_s *next;

struct node_s *func_body;

};

/* the symbol table structure */

struct symtab_s

{

int level;

struct symtab_entry_s *first, *last;

};

/* values for the flags field of struct symtab_entry_s */

#define FLAG_EXPORT (1 << 0) /* export entry to forked commands */

/* the symbol table stack structure */

struct symtab_stack_s

{

int symtab_count;

struct symtab_s *symtab_list[MAX_SYMTAB];

struct symtab_s *global_symtab, *local_symtab;

};

struct symtab_s *new_symtab(int level);

struct symtab_s *symtab_stack_push(void);

struct symtab_s *symtab_stack_pop(void);

int rem_from_symtab(struct symtab_entry_s *entry, struct symtab_s *symtab);

struct symtab_entry_s *add_to_symtab(char *symbol);

struct symtab_entry_s *do_lookup(char *str, struct symtab_s *symtable);

struct symtab_entry_s *get_symtab_entry(char *str);

struct symtab_s *get_local_symtab(void);

struct symtab_s *get_global_symtab(void);

struct symtab_stack_s *get_symtab_stack(void);

void init_symtab(void);

void dump_local_symtab(void);

void free_symtab(struct symtab_s *symtab);

void symtab_entry_setval(struct symtab_entry_s *entry, char *val);

#endif

的 symbol_type_e枚舉定義了我們的符號(hào)表?xiàng)l目的類(lèi)型。我們將使用類(lèi)型SYM_STR 表示外殼變量，以及 SYM_FUNC 表示函數(shù)（在本系列后面的部分中，我們將介紹shell函數(shù)）。

的 struct symtab_entry_s結(jié)構(gòu)代表我們的符號(hào)表?xiàng)l目。該結(jié)構(gòu)包含以下字段：

.name =>此條目表示的shell變量（或函數(shù)）的名稱(chēng)。

.val_type => SYM_STR 對(duì)于外殼變量， SYM_FUNC 用于外殼函數(shù)。

.val =>字符串值（僅適用于Shell變量）。

.flags =>表示我們將分配給變量和函數(shù)的不同屬性，例如export和readonly標(biāo)志（我們將在本系列的后面部分處理這些標(biāo)志）。

.next =>指向下一個(gè)符號(hào)表?xiàng)l目的指針（因?yàn)槲覀儗⒈韺?shí)現(xiàn)為單鏈接列表）。

.func_body=>對(duì)于外殼函數(shù)，是函數(shù)主體的抽象語(yǔ)法樹(shù)或AST(我們?cè)诒窘坛痰牡谝徊糠种杏懻摿薃ST )。

的 struct symtab_s結(jié)構(gòu)表示單個(gè)符號(hào)表。首先，我們將使用一個(gè)符號(hào)表，在其中定義所有的shell變量。稍后，當(dāng)我們討論外殼函數(shù)并開(kāi)始使用腳本文件時(shí)，我們將需要定義更多的符號(hào)表。

第零個(gè)符號(hào)表將是全局表，在其中我們將定義全局變量（shell可以訪問(wèn)的全局變量，以及由它執(zhí)行的所有函數(shù)和腳本）。

符號(hào)表中排名第一的符號(hào)表是本地表，我們將在其中定義我們的本地變量（這些變量只能由聲明了它們的shell函數(shù)或腳本訪問(wèn)）。通過(guò)以這種方式級(jí)聯(lián)符號(hào)表，我們有效地實(shí)現(xiàn)了變量作用域。

我們的 struct symtab_s 結(jié)構(gòu)包含以下字段：

.level =>對(duì)于全局符號(hào)表為0，對(duì)于局部符號(hào)表為1及更高。

.first， last =>分別指向表的鏈表中第一個(gè)和最后一個(gè)條目的指針。

現(xiàn)在，要能夠如上所述層疊符號(hào)表，我們需要定義并實(shí)現(xiàn)符號(hào)表?xiàng)！＜锥褩Ｊ且粋€(gè)后進(jìn)先出，或LIFO，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中的最后一個(gè)項(xiàng)目中加入（或推）是移除（或第一項(xiàng)彈出）。的struct symtab_stack_s結(jié)構(gòu)代表我們的符號(hào)表堆棧。該結(jié)構(gòu)包含以下字段：

.symtab_count =>當(dāng)前堆棧中符號(hào)表的數(shù)量。

.symtab_list=>指向堆棧符號(hào)表的指針數(shù)組。第零項(xiàng)指向全局符號(hào)表，而symtab_count-1項(xiàng)目指向最后一個(gè)（或本地）符號(hào)表。堆棧最多可容納MAX_SYMTAB 項(xiàng)，我們?cè)陬^文件的開(kāi)頭將其定義為256。

.global_symtab， local_symtab =>分別指向全局和局部符號(hào)表的指針（為了易于訪問(wèn)）。

我們將在本課程的稍后部分實(shí)現(xiàn)堆?！，F(xiàn)在，我們將從編寫(xiě)使用符號(hào)表所需的功能開(kāi)始。

　　符號(hào)表功能

創(chuàng)建 symtab.c 文件（在 symtab 子目錄），然后添加以下代碼開(kāi)始：

#include

#include

#include

#include "../shell.h"

#include "../node.h"

#include "../parser.h"

#include "symtab.h"

struct symtab_stack_s symtab_stack;

int symtab_level;

void init_symtab(void)

{

symtab_stack.symtab_count = 1;

symtab_level = 0;

struct symtab_s *global_symtab = malloc(sizeof(struct symtab_s));

if(!global_symtab)

{

fprintf(stderr, "fatal error: no memory for global symbol table ");

exit(EXIT_FAILURE);

}

memset(global_symtab, 0, sizeof(struct symtab_s));

symtab_stack.global_symtab = global_symtab;

symtab_stack.local_symtab = global_symtab;

symtab_stack.symtab_list[0] = global_symtab;

global_symtab->level = 0;

}

首先，我們有兩個(gè)全局變量：

.symtab_stack =>指向符號(hào)表堆棧的指針（每個(gè)外殼僅需要一個(gè)堆棧）。

.symtab_level =>我們當(dāng)前在堆棧中的級(jí)別（如果正在使用全局符號(hào)表，則為0，否則為非零）。

的 init_symtab() 函數(shù)初始化符號(hào)表堆棧，然后為全局符號(hào)表分配內(nèi)存并進(jìn)行初始化。

接下來(lái)，添加以下功能：

struct symtab_s *new_symtab(int level)

{

struct symtab_s *symtab = malloc(sizeof(struct symtab_s));

if(!symtab)

{

fprintf(stderr, "fatal error: no memory for new symbol table ");

exit(EXIT_FAILURE);

}

memset(symtab, 0, sizeof(struct symtab_s));

symtab->level = level;

return symtab;

}

我們稱(chēng) new_symtab() 每當(dāng)我們想要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的符號(hào)表時(shí)（例如，當(dāng)我們要執(zhí)行一個(gè)shell函數(shù)時(shí)），函數(shù)就起作用。

接下來(lái)，添加以下功能：

void free_symtab(struct symtab_s *symtab)

{

if(symtab == NULL)

{

return;

}

struct symtab_entry_s *entry = symtab->first;

while(entry)

{

if(entry->name)

{

free(entry->name);

}

if(entry->val)

{

free(entry->val);

}

if(entry->func_body)

{

free_node_tree(entry->func_body);

}

struct symtab_entry_s *next = entry->next;

free(entry);

entry = next;

}

free(symtab);

}

我們稱(chēng) free_symtab() 當(dāng)我們完成了符號(hào)表的工作后，我們想使用該函數(shù)，并希望釋放符號(hào)表及其條目所使用的內(nèi)存。

接下來(lái)，我們將定義一個(gè)調(diào)試功能：

void dump_local_symtab(void)

{

struct symtab_s *symtab = symtab_stack.local_symtab;

int i = 0;

int indent = symtab->level * 4;

fprintf(stderr, "%*sSymbol table [Level %d]: ", indent, " ", symtab->level);

fprintf(stderr, "%*s=========================== ", indent, " ");

fprintf(stderr, "%*s No Symbol Val ", indent, " ");

fprintf(stderr, "%*s------ -------------------------------- ------------ ", indent, " ");

struct symtab_entry_s *entry = symtab->first;

while(entry)

{

fprintf(stderr, "%*s[%04d] %-32s '%s' ", indent, " ",

i++, entry->name, entry->val);

entry = entry->next;

}

fprintf(stderr, "%*s------ -------------------------------- ------------ ", indent, " ");

}

此功能打印本地符號(hào)表的內(nèi)容。當(dāng)我們的外殼啟動(dòng)時(shí)，本地和全局符號(hào)表將引用同一表。只有在Shell要運(yùn)行Shell函數(shù)或腳本文件時(shí)，我們的本地表才與全局表不同。（在本課程后面，我們將編寫(xiě)一個(gè)內(nèi)置實(shí)用程序，該實(shí)用程序?qū)⒄{(diào)用dump_local_symtab() 以幫助我們可視化外殼的全局符號(hào)表的內(nèi)容）。

現(xiàn)在，讓我們定義一些函數(shù)來(lái)幫助我們處理符號(hào)表?xiàng)l目。在同一文件中(symtab.c)，添加以下功能：

struct symtab_entry_s *add_to_symtab(char *symbol)

{

if(!symbol || symbol[0] == '

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