任务一
学会编译tsh.c，调用tsh文件traceXX.txt的功能验证方法

1. 使用make命令编译tsh.c文件（文件有所改变的话需要先使用make clean指令清空）
2. 使用make testXX和make rtestXX指令比较traceXX.txt文件在编写的shell和reference shell的运行结果；或者也可以使用”./sdriver.pl -t traceXX.txt -s ./tsh -a “-p”和”./sdriver.pl -t traceXX.txt -s ./tshref -a “-p”
3. 用trace01和trace02比较tsh和tshref执行结果并分析。

可以看到trace01.txt中命令是CLOSE和WAIT，执行tsh和tshref的结果相同，都是正常退出程序，但是trace02.txt中命令是quit和WAIT，但quit函数还没有实现，所以执行tsh会造成程序等待的情况，而tshref可以正常退出。

任务二

1. 编程实现quit内置命令，补齐文件tsh.c中的函数eval()函数和函数built-cmd()与quit相关的部分。从命令中提取参数，然后判断是否为内置命令，如果为内置命令，则直接在当前进程执行即可；如果不是内置命令，则需要新建一个子进程，并利用 execve 来通过参数给出的路径寻找出可执行文件并在子进程中执行，如果找不到该可执行文件，则输出命令未找到，并结束子进程。
2. 使用trace03验证quit命令。
   
   
   
   
   trace03首先进入/bin目录下执行echo可执行文件，在foreground开启一个子进程执行，因为命令后没有&符号。调用tsh执行quit命令，退出echo进程并退出tsh，回到终端。验证结果与tshref一致。

任务三
了解tsh.c中作业表job struct和操作管理函数（如addjob()）

作业表结构体包含进程号、作业号、作业状态(UNDEF, BG, FG, ST), 储存命令的数组cmdline

作业表初始化

将每个结构体数组中的变量置空

返回作业表中最大的编号

添加作业到表中，pid为0表示父进程，不为子进程返回。

删除进程编号为pid的作业

返回前台正在运行的进程编号，如果不存在返回0

返回进程编号为pid的作业结构体

匹配进程号为pid的作业，能找到则返回其作业号，不能则返回0

打印作业表中的所有作业

编程实现eval()的后台作业管理功能并使用trace04验证

1. 在原有eval函数的基础之上添加了将作业添加至后台作业管理的函数使用。创建了子进程：
   
   
   
   按理说这里输出的作业编号应该和示例相同，即都为1，但是测试结果为2，暂时没有想到解决方案。

2. 学习trace测试文件符号（空格、&、#等）、命令、用户程序myspin含义
   1）文件符号：
   空格：用来分隔命令和参数或者参数与参数；
   &：如果一个命令以&结尾，shell应该在后台运行它，否则在前台运行；
   #：以 # 开头的行就是注释，会被解释器忽略。
   2）命令：
   包括内建命令和外部命令。内置命令包括quit、jobs、bg、fg等等。可以使用type来确定命令属于内置还是外部。
   
   vim属于外部命令，cd属于内置命令，执行vim会fork创建单独的进程，并且触发磁盘IO，当该任务结束后退出，而cd则是在当前线程执行一个函数，所以速度较快。

任务四
3. 编程实现jobs内建命令，使用trace05验证
在原有builtin_cmd函数中添加一个判断函数，如果参数是jobs，则执行listjobs函数的功能（即将所有的作业打印出来）
4. 利用make test05命令对其进行验证

任务五
5. 比较trace06执行不同结果，编程实现sigint_handler捕获INT响应、waitfg()等待、sigchld_handler回收僵死进程。
6. 验证trace06~07，了解接收信号、信号处理、信号阻塞概念

void sigchld_handler(int sig) 
{
    
	/*当子进程成为僵尸进程或收到STOP信号，内核都会发送SIGCHID给shell，
	 * 该函数会回收所有可用的僵尸子进程，但不等待其他任何正在运行的子进程终止*/
    pid_t pid;
    struct job_t *job;
    int jid;
    int status;

    if(verbose){
    
        printf("sigchld_handler: entering\n");
    }

    while((pid = waitpid(-1, &status, WUNTRACED | WNOHANG)) > 0){
    
    	/*暂时停止目前进程的执行，直到有信号来到或子进程结束
    	pid_t waitpid(pid_t pid,int * status,int options)
    	-1表示已成为僵尸的子进程，将所有僵死进程找到
    	如果在调用 waitpid()时子进程已经结束,则 waitpid()会立即
返回子进程结束状态值。 子进程的结束状态值会由参数 status 返回,
而子进程的进程识别码也会一起返回。
WNOHANG 若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若结束，则返回该子进程的ID。
WUNTRACED 若子进程进入暂停状态，则马上返回，但子进程的结束状态不予以理会。WIFSTOPPED(status)宏确定返回值是否对应与一个暂停子进程。*/
        job = getjobpid(jobs, pid);
        //在作业组中寻找进程号为pid的作业
        if(!job){
    
            app_error("can't find the job");
        }
        jid = job->jid;//找到作业号

        if(WIFEXITED(status)){
    
        //WIFEXITED(status)为非0 表明进程正常结束
            if(deletejob(jobs, pid)){
    //删除该进程
                if(verbose){
    
                    printf("sigchld_handler: Job [%d] (%d) deleted\n", jid, pid);
                }
            }else{
    
                app_error("can't delete job");
            }

            if(verbose){
    
                printf("sigchld_handler: Job [%d] (%d) terminates OK (status %d)\n", jid, pid, WEXITSTATUS(status));
            }
        }

        if(WIFSIGNALED(status)){
    
        //WIFSIGNALED(status)为非0 表明进程异常终止
            if(deletejob(jobs, pid)){
    
                if(verbose){
    
                    printf("sigchld_handler: Job [%d] (%d) deleted\n", jid, pid);
                }
            }else{
    
                app_error("can't delete job");
            }

            printf("Job [%d] (%d) terminated by signal %d\n", jid, pid, WTERMSIG(status));
        }

        if(WIFSTOPPED(status)){
    
        //WIFSTOPPED: 如果进程在被ptrace调用监控的时候被信号暂停/停止，返回True
            job->state = ST;
            printf("Job [%d] (%d) stopped by signal %d\n", jid, pid, WSTOPSIG(status));
        }
    }

    //waitpid返回值如果为0，说明waitpid没有出错，而可能是别的函数报错，比如pause
    if(pid < 0 && errno != ECHILD){
     
        unix_error("waitpid error");
    }

    if(verbose){
    
        printf("sigchld_handler: exiting\n");
    }
    return;
}

void sigint_handler(int sig) 
{
    
    //捕获异常
    if(verbose){
    
        printf("sigint_handler: entering\n");
    }

    pid_t pid;
    pid = fgpid(jobs);//获得进程号
    if(pid){
    
        kill(-pid, SIGINT);//杀死进程
        if(verbose){
    
            printf("sigint_handler: Job (%d) killed\n", pid);
        }
    }

    if(verbose){
    
        printf("sigint_handler: exiting\n");
    }
    return;
}

void waitfg(pid_t pid)
{
       
	//进程等待
    struct job_t *job;
    job = getjobpid(jobs, pid);//在作业体中查找进程号为pid的作业

    while(1){
    
        pause();
        if((job->pid == 0 && job->state == UNDEF) || 
            (job->pid == pid && job->state == ST)){
    
            if(verbose){
    
                printf("waitfg: Process (%d) no longer the fg process\n", pid);
            }
            break;
        }
    }
    return;
}

接收信号：当目的进程被内核强迫以方式对信号的发送做出反应时，目的进程就接收了信号。进程可以忽略这个信号，终止或者通过执行一个称为信号处理 程序的用户层函数捕获这个信号。

信号处理：signal函数可以通过下列三种方法之一来改变和信号signum相关联的行为：
①如果handler是SIG_IGN，那么忽略类型为signum的信号；
②如果handler是SIG_DFL，那么类型为signum的信号行为恢复为默认模式；
③否则，handler就是用户定义的函数的地址，这个函数称为信号处理程序，
当一个程序要捕获多个信号时，会有以下问题：
①待处理信号被阻塞；②待处理信号不会排队等待；③系统调用可以被中断。

信号阻塞：Unix信号处理程序通常会阻塞当前处理程序正在处理类型的待处理信号。

任务六
8. 比较trace08执行不同结果，编程实现sigtstp_handler捕获TSTP响应。
9. 验证trace08，保证tsh和tsh-ref实现的功能一致。

void sigtstp_handler(int sig) 
{
    
    pid_t pid;
    if(verbose){
    
        printf("sigtstp_handler: entering\n");
    }

    pid = fgpid(jobs);
    if(pid){
    
        kill(-pid, SIGTSTP);//状态统一在sigchld_handler中处理
        if(verbose){
    
            printf("sigint_handler: Job [%d] (%d) stopped\n", pid2jid(pid), pid);
        }
    }

    if(verbose){
    
        printf("sigtstp_handler: exiting\n");
    }
    return;
}

任务七
10. 比较trace09~10执行不同结果，编程实现内建命令bg和fg的do_bgfg()处理函数。
11. 验证trace09~10

void do_bgfg(char **argv) 
{
    
    int bg = 0;
    int jid;
    pid_t pid;
    struct job_t *job;
    char *arg = argv[1];

    if(!arg || arg[0]=='&'){
    
        printf("%s command requires PID or %%jobid argument\n", argv[0]);
        return;
    }
    if(arg[0]!='%' && (arg[0]<'0' || arg[0]>'9')){
    
        printf("%s: argument must be a PID or %%jobid\n", argv[0]);
        return;
    }

    //get job
    if(arg[0]=='%'){
    
        jid = atoi(++arg);
        if(!jid){
    
            printf("%s: No such job\n", argv[1]);
            return;
        }
        job = getjobjid(jobs, jid);//找到作业号
        if(!job){
    
            printf("%s: No such job\n", argv[1]);
            return;
        }
        pid = job->pid;//找到进程号
    }else{
    
        pid = atoi(arg);
        job = getjobpid(jobs, pid);
        if(!job){
    
            printf("(%d): No such process\n", pid);
            return;
        }
    }

    //do bg or fg
    if(!strcmp(argv[0],"bg")){
    
        bg = 1;
    }
    if(bg){
    
        kill(-pid, SIGCONT);
        job->state = BG;  
        printf("[%d] (%d) %s", job->jid, job->pid, job->cmdline);
    }else{
    
        kill(-pid, SIGCONT);
        job->state = FG;
        waitfg(pid);
    }
    return;
}

在trace09中执行完bg %2命令后会将作业2放到后台运行，故最终【2】后面会显示running；在trace10中执行fg %1会将后台的作业1停止之后添加到前台运行。

任务八
13. 验证trace11~15并解释与记录

Trace11：./mysplit 4创建子进程并将其挂起 4 秒，而父进程在挂起 2 秒后发送 SIGINT 信号使子进程终止