minishell

1. 소개

As beautiful as a shell

42서울 본과정 입과 후 여덟번째로 수행한 과제로, 작은 크기의 shell을 구현하는 과제이다. 우리는 이제 간단한 빌트인 함수부터 여러 명령어를 수행할 수 있는 간단한 shell을 만들어야 한다. 동굴 벽에 흐릿하게 비치는 bash를 구현하는 것이 목표인 것이다. 너무 큰 shell을 만들기 위해서 노력하다가 블랙홀에 빠지지 않게 조심하자.

shell의 내부 구현 (fork와 execv를 활용한 명령어 처리 등) 은 이미 이전 과제인 pipex 과제에서 진행한 바 있다. 따라서 pipex의 핵심 로직을 바탕으로 각종 명령어와 파싱부분을 구현해 조합하는 프로젝트가 되겠다. 컴파일러 개론을 들었거나, 시간적 여유가 많았다면 파싱부분도 깔끔하게 트리로 할 수 있었겠지만 현실적인 문제로 도전하지 못한 것이 아쉽다. 다행히 파싱부분은 뛰어난 팀원분께서 인고의 예외처리를 통해 구현해주셨다!

• only c언어로만 개발해야 했기에 트리를 사용하고 싶다면 자료구조를 실제로 구현해야했던 것...
• 다음 과제까지 시간적 여유가 많이 남아있지 않았던 것...
• 아쉽지만 파이프 구현과 shell의 동작 방식을 최대한 구현해보려 노력했다.

2. minishell 명세서

• PROGRAM NAME
  • minishell
• PARAMETER
  • commands...
• DESCRIPTION

  • 명령 대기 중 프롬프트 표시: 새 명령을 기다릴 때 프롬프트를 표시해야함!

  • 작업 이력 관리: 이전 명령의 작업 이력을 관리할 수 있어야 함!

  • 실행 파일 검색 및 실행: PATH 변수를 기반으로 올바른 실행 파일을 검색하고 실행해야하고, 상대 경로나 절대 경로를 사용할 수 있어야 한다.

  • 시그널 처리: 전역 변수 사용은 오로지 하나만 허용

  • 해석하지 말아야 할 항목: 닫히지 않은 인용부호(따옴표)나 주제와 관련 없는 특수 문자(\, ;)는 해석하지 않아야 한다.

  • 따옴표 처리

    • 싱글 쿼트 ('): 인용된 시퀀스에서 메타문자가 해석되지 않도록 해야 함
    • 더블 쿼트 ("): $를 제외한 메타문자가 해석되지 않도록 해야 함

  • 리디렉션 구현:

    • <: 입력을 리디렉션
    • >: 출력을 리디렉션
    • <<: here document
      • 구분자를 지정한 다음, 구분자를 포함한 줄을 읽을 때까지 입력을 받아야 한다.
      • 이 작업은 이력에 기록되지 않아야 한다.
    • >>: 출력을 추가 모드로 리디렉션

  • 파이프라인 구현

    • |로 각 명령의 출력을 다음 명령의 입력으로 연결해야 함.

  • 환경 변수 처리

    • $로 시작하는 문자열은 해당 값으로 확장되어야 함.

  • 특수 변수 처리

    • $?: 최근에 실행된 포그라운드 파이프라인의 종료 상태로 확장되어야 함.

  • 특수 키 처리

    • Ctrl-C: 새로운 줄에 새 프롬프트를 표시
    • Ctrl-D: 셸을 종료
    • Ctrl-\: 아무런 동작도 하지 않음

  • built-in 구현

    • echo: 옵션 -n 지원
    • cd: 상대 경로 또는 절대 경로만 지원
    • pwd: 옵션 없이 지원
    • export: 옵션 없이 지원
    • unset: 옵션 없이 지원
    • env: 옵션이나 인수 없이 지원
    • exit: 옵션 없이 지원

3. 개념 정리

3-1. Shell

Shell은 사용자가 OS와 상호작용할 수 있도록 해주는 프로그램이다. 사용자가 명령어를 입력하면 이를 OS가 이해할 수 있도록 해석하고, 그에 따른 작업을 수행한다. Shell은 커맨드 라인 인터페이스를 제공하며, 사용자의 명령어를 읽고-해석하고-실행하고-결과를 출력한다.

shell에는 Bash, Zsh 등등 다양한 종류가 존재한다. 이때 Bash는 가장 널리 사용되는 shell이고, 클러스터 맥에 설치되어있는 기본 shell 이기도 하다. bash의 동작을 잘 뜯어보면서 과제를 수행해보자.

3-2. 환경 변수

환경 변수는 운영 체제에서 프로그램이 실행되는 동안 사용할 수 있는 변수이다. 이 변수들은 시스템 전체에 걸쳐 정보를 전달하거나 설정을 저장하는 데 사용된다. 환경 변수는 주로 시스템 경로, 사용자 정보, 설정 정보 등을 담고 있다.

3-3. built-in 함수

과제 상 구현해야하는 built-in 함수의 정체는 무엇일까?

Shell에서 built-in 함수란 Shell 자체에 내장된 명령어 또는 기능을 의미한다. 이러한 함수는 별도의 외부 프로그램을 실행하지 않고, Shell 자체에서 직접 수행된다. 이는 특정 작업을 보다 빠르게 수행할 수 있게 하며, Shell 스크립트에서 자주 사용되는 기본적인 작업들을 처리하는 데 유용하다.

이 말은 즉슨, 해당 함수들은 환경변수 PATH가 변경되거나 망가지는 일이 있어도 정상적으로 동작해야한다는 점! 또한 Shell 자체에서 실행한다는 점을 곱씹으면, built-in 함수를 실행할 때는 fork를 사용할 필요 없다는 것도 알 수 있다.

4. Mandatory

이번 과제는 2인이 협동해야하는 팀 과제이다. 주로 역할분배는 명령어 파싱부와 실행부로 구분하곤 한다.

명령어 파싱의 경우 bonus를 고려하지 않으면 주로 연결리스트로 관리를 하고, bonus를 고려할 경우 트리형태로 관리한다. 실행부의 경우 아까 언급한 것 처럼 이전 과제인 pipex와 유사하기 때문에 익숙한 작업이 주를 이룬다.

내가 실행부 + built-in 함수를 맡았고, 함께한 팀원분이 파싱부 + here_doc 등을 맡았다.

이에 따라, 이번 과제 정리는 내가 담당한 빌트인 함수만 주로 다루어보고자 한다. (실행부는 pipex와 유사). 코드를 실제로 나열하기보다는 각 함수들이 어떠한 특징을 가지고 있는지 알아보자! 함수들의 작동은 모두 bash을 기준으로 작동을 확인해보자. 직접 디렉토리 삭제 및 복구, 이상한 값들, 기괴한 상황을 bash에서 진행해보며 맞춰보는 것이 좋다. 생각보다 man page에 모든 것이 나와있지는 않음...

4-1. built-in 구현

ft_cd

• cd

  • HOME 환경 변수를 찾아 해당 경로로 이동
  • HOME이 없으면 에러 반환

• cd path

  • path가 존재하는지 검사 후 이동.
  • 이동에 성공한 경우 환경변수 PWD와 OLDPWD를 갱신
  • 실패 시 에러 반환

• cd ~

  • HOME으로 이동
  • bash shell 상에서 HOME 환경변수를 제거한 상태에서도 작동하는 것을 확인했기에, 이 명령 작동이 환경변수에 얽메이는 것이 아니라고 판단했음

• cd -

  • 이전 디렉토리로 이동

ft_echo

• echo

  • 인자가 없으면 개행(\n) 출력

• echo text

  • 입력된 문자열을 그대로 출력하고 개행(\n) 추가

• echo -n text

  • -n 옵션을 감지하면 개행 없이 출력

• echo -n -n -n text

  • -n이 여러 개 있어도 하나의 옵션으로 처리하여 개행 없이 출력

• echo -nnn text

  • n이 여러 개 있어도 하나의 옵션으로 처리하여 개행 없이 출력

• echo -nnNn text

  • 이때는 옵션이 무효되며, -nnNn text\n 출력

• echo -n text -n more_text

  • 첫 번째 -n은 옵션으로 인식하고 이후 -n은 일반 문자열로 출력

ft_env

• env

  • 인자가 없으면 모든 환경 변수를 출력
  • key=value 형식으로 출력되며, =가 포함되지 않은 변수는 출력되지 않음
  • 환경 변수가 없을 경우 에러 출력

• env arg

  • 인자가 있으면 env: too many arguments 에러 출력

ft_exit

• exit

  • 인자가 없으면 기존 종료 코드(전역 변수)로 쉘을 종료

• exit num

  • num이 숫자면 num % 256 값으로 쉘 종료
  • num이 숫자가 아니면 "exit: numeric argument required" 에러 출력 후 종료 (코드 255)

• exit num1 num2 ...

  • 인자가 2개 이상이면 "exit: too many arguments" 에러 출력 후 쉘을 종료하지 않음

• malloc 오류 발생 시

  • "malloc error" 출력 후 종료 (코드 12)

• 예제 케이스
  | 입력 값 | 반환 값 | 비고 | |---------|--------|------| | " 12342 241 " | 1 | 공백 포함 여러 숫자는 허용되지 않음 | | " 3 " | 0 | 유효한 숫자 | | " 3a " | 1 | 숫자 뒤에 문자가 포함되면 오류 | | " 3 4 " | 1 | 여러 개의 숫자가 포함되면 오류 | | " 3 4a " | 1 | 숫자 + 문자 조합은 오류 | | " 3 4 5 " | 1 | 여러 개의 숫자는 허용되지 않음 | | "lkj1234214" | 1 | 숫자로 시작하지 않으면 오류 |

ft_export

• export

  • 인자가 없으면 환경 변수를 정렬하여 declare -x key="value" 형식으로 출력
  • 환경 변수가 없으면 "No such file or directory" 에러 출력

• export key=value

  • key가 유효하면 환경 변수 추가 또는 갱신
  • key가 유효하지 않으면 "not a valid identifier" 에러 출력

• export key

  • 값 없이 key만 입력하면 빈 값("")을 가진 환경 변수로 등록

• export key=value key2=value2 ...

  • 여러 개의 환경 변수를 한 번에 추가 가능

ft_pwd

• 현재 작업 디렉토리를 출력 (getcwd() 사용)
• getcwd()가 실패하면 "Failed to get current directory." 에러 출력 후 g_signal_error = 1 설정

ft_unset

• unset key

  • 환경 변수에서 key를 삭제
  • key가 존재하지 않아도 에러 없이 넘어감

• unset key1 key2 ...

  • 여러 개의 환경 변수를 한 번에 삭제 가능

• unset (인자 없음)

  • 아무 동작도 하지 않음

• 유효하지 않은 key 입력 시

  • "unset: 'key': not a valid identifier" 에러 출력

5. Evaluation

2025.05 코드 리뷰 추가 삽입

try1 - review 1

try1 - reivew 2

try1 - review 3

과제 크기가 크다 보니 평가 한번 받는데 기본 1시간 이상 걸렸던 것 같다. 해당 과제에서도 수많은 leak과 세그먼트 오류들을 마주했다. 특히 파싱 담당하신 팀원분이 상당히 고생이 많으셨다.

평가 중 특정 상황에서 abort 가 발생하는 문제가 발생했다. 아마 그 시점부터 1시간 동안 gdb를 켜서 평가자분과 함께 한줄 한줄 따라갔던 것으로 기억한다. 다만 평가지에 readline 내부의 문제점이 있을 수도 있다고 적혀있었고, 유일하게 의심스러운 부분이 readline 쪽에서 발생했기 때문에 평가를 마쳤다.

팀 과제이기도 했고, 함수와 파일이 정말 많아지기도 해서 이름들이 좀 헷갈리는 경우가 많았다. 그래서 중간 지점에 제미나이로 함수 이름을 추천 받아 반영했다. 가독성이 나쁘지 않았다.

6. Reference

• https://www.freebsd.org
• https://man7.org/linux/man-pages/man2/pipe.2.html
• https://millar-library99.tistory.com/21
• https://tsi.kr/entry/Minishell-미니쉘-테스트-할만한거