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这篇文章给大家分享的是有关 SHELL 运行流程是怎么样的的内容。丸趣 TV 小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，一起跟随丸趣 TV 小编过来看看吧。
一. 启动过程
shell.c 是 shell 主函数 main 所在文件。因此 shell 的启动可以认为从 shell.c 文件开始。main 函数完成的主要工作流程是包括：检查启动的运行环境（是否通过 sshd 启动，是否运行于 emacs 环境下，是否运行于 cgywin 环境下，是否是交互式 shell，是否是 login shell 等，对系统进行内存泄露检查，是否是受限 shell），读取配置文件（顺序为 /etc/profile and( ~/.bash_profile OR ~/.bash_login OR ~/.profile) 前面的存在不会读后面的），设置运行需要的全局变量的值（当前环境变量、shell 的名称、启动时间、输入输出文件描述符、语言本地化的相关设置），处理参数和选项（即带有 -c -s –debugger 等参数和选项），设置参数和选项的值（run_shopt_alist () 函数调用 shopt_setopt 函数设置选项的值；绑定 $ 位置参数的值）, 然后根据不同的启动参数进入以下不同分支：
如果是只进行参数扩展而不执行命令，调用 run_wordexp 函数扩展参数，然后调用 exit_shell (last_command_exit_value) 函数以上次命令执行的返回值为返回值退出。
如果是以 - c 参数模式启动 shell，分为两种情况：一：如果是附带了字符串参数作为要执行的命令，则调用 run_one_command (command_execution_string) 执行 - c 附带的命令，参数 command_execution_string 保存 - c 后面附带的字符串命令值。执行完毕后调用 exit_shell (last_command_exit_value) 退出。二：如果是期待用户输入要执行的命令，则跳转到分支 3。
将 shell_initialized 置为 1 表示 shell 初始化完成。调用 eval.c 中定义的函数 reader_loop() 不断的读取和解析用户输入，如果 reader_loop 函数返回，则调用 exit_shell、(last_command_exit_value) 退出 shell。
二. 命令解析和执行流程 1. 主要相关文件
Eval.c
Command.h
Copy_cmd.c
Execute_cmd.c
Make_cmd.c2. shell 命令结构：
shell 中用如下结构体来表示一个命令。
typedef struct command {
enum command_type type; /* 命令的类型 */
int flags; /* 标记位，将影响命令的执行环境 */
int line; /* 命令从哪一行开始 */
REDIRECT *redirects; /* 关联的重定向操作 */
union {/* 以下是一个联合 value，保存具体的“命令体”，可能是 for 循环，case 条件，while 循环等，union 结构体的特征是只有一个值是有效的，因此以下命令种类是并列的，后
面有每一种命令类型的注释 */
struct for_com *For;
struct case_com *Case;
struct while_com *While;
struct if_com *If;
struct connection *Connection;
struct simple_com *Simple;
struct function_def *Function_def;
struct group_com *Group;
#if defined (SELECT_COMMAND)
struct select_com *Select;
#endif
#if defined (DPAREN_ARITHMETIC)
struct arith_com *Arith;
#endif
#if defined (COND_COMMAND)
struct cond_com *Cond;
#endif
#if defined (ARITH_FOR_COMMAND)
struct arith_for_com *ArithFor;
#endif
struct subshell_com *Subshell;
struct coproc_com *Coproc;
} value;
} COMMAND;其中一个很关键的成员是联合 union 类型 value，它指出了该命令的类型，也给出了保存命令具体内容的指针。从该结构的可选值来看，shell 定义的命令共有 for 循环、case 条件、while 循环、函数定义、协同异步命令等 14 种。
其中，经过对所有命令执行路径的分析，确定类型为 simple 的 command 是经过命令替换后的最原子的命令操作，其余类型的命令都是由若干 simple command 构成的。
在 shell 启动之后，无论是进入上面的 2 和 3 两个分支中的哪一个，最后解析命令所用到的函数都是 execute_cmd.c 中定义的函数。分支 1 不涉及到命令的解析，所以不在这里分析。
3. 分支 2 的第一种情况：
run_one_command (command_execution_string) 执行的过程中调用 parse_and_execute (在 evalstring.c 中定义）解析与执行命令，parse_and_execute 中实际调用 execute_command_internal 函数进行命令的执行。
4. 分支 2 的第二种情况和分支 3：
reader_loop 函数调用 read_command 函数解析命令，read_command 函数调用 parse_command() 函数进行语法分析，parse_command() 调用语法分析器 y.tab.c 中的 yyparse()（该函数由 yyac 自动生成，因此不再往函数内部跟进），将解析结果的命令字符串保存在全局变量 GLOBAL_COMMAND 中，然后执行 execute_command 函数（定义在 execute_cmd.c 中），execute_command 函数再调用 execute_command_internal 函数进行命令的执行。至此分支 2 和分支 3 的情况又合并到 execute_command_internal 的执行上。
5. execute_command_internal 内部流程：
该函数是 shell 源码中执行命令的实际操作函数。他需要对作为操作参数传入的具体命令结构的 value 成员进行分析，并针对不同的 value 类型，再调用具体类型的命令执行函数进行具体命令的解释执行工作。
具体来说：如果 value 是 simple，则直接调用 execute_simple_command 函数进行执行，execute_simple_command 再根据命令是内部命令或磁盘外部命令分别调用 execute_builtin 和 execute_disk_command 来执行, 其中，execute_disk_command 在执行外部命令的时候调用 make_child 函数 fork 子进程执行外部命令。
如果 value 是其他类型，则调用对应类型的函数进行分支控制。举例来说，如果是 value 是 for_commmand, 即这是一个 for 循环控制结构命令，则调用 execute_for_command 函数。在该函数中，将枚举每一个操作域中的元素，对其再次调用 execute_command 函数进行分析。即 execute_for_command 这一类函数实现的是一个命令的展开以及流程控制以及递归调用 execute_command 的功能。
因此，从 main 函数启动到命令执行的主要流程图可以表现为下图所示：
6. 从启动到命令解释的函数级流程图：
括号内为函数定义所在的文件。
三. 变量控制 1. 主要相关文件
variables.c
variables.h2. 重要数据结构
BASH 中主要通过变量上下文和变量两个结构体来描述一个变量结构。以下分别介绍。
变量上下文：上下文又可以理解为作用域，可以比照 C 语言中的函数作用域，全局作用域来理解。一个上下文中的变量都是在这个上下文中可见的。
变量上下文结构定义：
typedef struct var_context {
char *name; /* name 如果为空则表示它存储的是 bash 全局上下文，否则表示名为 name 的函数的局部上下文 */
int scope; /* 上下文在调用栈中的层数，0 代表全局上下文 ，每深入一层函数调用 scope 递增 1 */
int flags; /* 标志位集合 flags 记录该上下文是否为局部的、是否属于函数、是否属于内部命令，或者是不是临时建立的等信息 */
struct var_context *up; /* 指向函数调用栈中上一个上下文 */
struct var_context *down; /* 指向函数调用栈中下一个上下文 */
HASH_TABLE *table; /* 同一上下文中的所有变量集合 hash 表，即名值对 */
} VAR_CONTEXT;描述一个变量的作用域的结构体。一个上下文中的所有变量，存放在 var_context 的 table 成员中。
变量：bash 中的变量不强调类型，可以认为都是字符串。其存储结构如下
typedef struct variable {
char *name; /* 指向变量的名 */
char *value; /* 指向变量的值 */
char *exportstr; /* 指向一个形如“名 = 值”的字符串 */
sh_var_value_func_t *dynamic_value; /* 如果是要返回一个动态值的函数，比如 $SECONDS 或者 $RANDOM，则函数指针指向生成该值的函数。*/
sh_var_assign_func_t *assign_func; /* 如果是特殊变量被赋值时需要调用的回调函数，则其函数指针值保存在这里
int attributes; /* 只读，可见等属性 */
int context; /* 记录该上下文变量属于可访问的作用域内局部变量
栈的哪一层 */
} SHELL_VAR;由于所有变量笼统的由字符串来表示，因此提供了 attributes 属性成员来修饰变量的特性，比如属性可以是 att_readonly 表示只读，att_array 表示是数组变量，att_function 表示是个函数，att_integer 表示是整型类变量等等。
3. 作用机理
shell 程序的执行伴随着一个个上下文的切换，shell 源码中的变量控制也是基于这一点。将变量绑定于一个一个的上下文中。
举例来说，一开始默认存在的是全局上下文，这里称为 global，其中包含有由 main 函数的参数或者配置文件传入的变量值。如果这时进入了一个函数 foo 的执行中，则 foo 先从全局上下文获取要导出的变量，加上自己新增的变量，构成 foo 的上下文局部变量，将 foo 的上下文压入调用栈。这时调用栈看起来如下所示。
栈顶：foo 上下文 (包含 foo 上下文的所有局部变量)
栈底：global 全局上下文 (包含所有全局变量)
为了解释更详细的情况，假设在 foo 中又调用了 fun 函数，则 fun 先从 foo 中获取要导出的变量，加上自己新增的变量，构成 fun 的上下文局部变量，然后将 fun 的上下文压入调用栈的栈顶
。这是调用栈看起来如下所示。
栈顶：fun 上下文 (包含 fun 上下文的所有局部变量)
栈中：foo 上下文 (包含 foo 上下文的所有局部变量)
栈底：global 全局上下文 (包含所有全局变量)
此时假设 fun 函数执行完毕，则将 fun 上下文从栈中 pop 出，局部变量全部失效。调用栈又变成如下所示。
栈顶：foo 上下文 (包含 foo 上下文的所有局部变量)
栈底：global 全局上下文 (包含所有全局变量)
变量的查找顺序：从栈顶往栈底，即如果栈顶上下文中没有要查找的变量，则查找其在栈中的下一个上下文，如果整个调用栈查找完毕也没有找到，则查找失败。举例来说，如果在栈顶上下文中有 PWD 变量（当前工作路径），就不会去查找全局的 PWD 变量，这保证了局部变量覆盖的正确语义。
4. 特殊变量：
bash 中定义了若干特殊变量，特殊变量的意思是在该变量被修改后需要做一些额外的连贯工作。比如表示时区的变量 TZ 被修改了之后需要调用 tzset 函数修改系统中相应的时区设置。bash 给这一类变量提供了一个回调函数接口，供其值发生改变的情况下来调用该回调函数。这可以类比数据库中的触发器机制。在 bash 中，特殊变量保存在一个全局数组 special_vars 中。其定义如下：
struct name_and_function {
char *name;/* 变量名 */
sh_sv_func_t *function;/* 变量值修改时要触发的回调函数的函数指针 */
};该结构表示一个特殊变量结构，用于生成 specialvars 数组。回调函数一般是 sv 变量名的命名方式。
static struct name_and_function special_vars[] = { { BASH_XTRACEFD , sv_xtracefd },
#if defined (READLINE)
# if defined (STRICT_POSIX)
{ COLUMNS , sv_winsize },
# endif
{ COMP_WORDBREAKS , sv_comp_wordbreaks },
#endif
{ FUNCNEST , sv_funcnest },
{ GLOBIGNORE , sv_globignore },
#if defined (HISTORY)
{ HISTCONTROL , sv_history_control },
{ HISTFILESIZE , sv_histsize },
{ HISTIGNORE , sv_histignore },
{ HISTSIZE , sv_histsize },
{ HISTTIMEFORMAT , sv_histtimefmt },
#endif
#if defined (__CYGWIN__)
{ HOME , sv_home },
#endif
#if defined (READLINE)
{ HOSTFILE , sv_hostfile },
#endif
{ IFS , sv_ifs },
{ IGNOREEOF , sv_ignoreeof },
{ LANG , sv_locale },
{ LC_ALL , sv_locale },
{ LC_COLLATE , sv_locale },
{ LC_CTYPE , sv_locale },
{ LC_MESSAGES , sv_locale },
{ LC_NUMERIC , sv_locale },
{ LC_TIME , sv_locale },
#if defined (READLINE) defined (STRICT_POSIX)
{ LINES , sv_winsize },
#endif
{ MAIL , sv_mail },
{ MAILCHECK , sv_mail },
{ MAILPATH , sv_mail },
{ OPTERR , sv_opterr },
{ OPTIND , sv_optind },
{ PATH , sv_path },
{ POSIXLY_CORRECT , sv_strict_posix },
#if defined (READLINE)
{ TERM , sv_terminal },
{ TERMCAP , sv_terminal },
{ TERMINFO , sv_terminal },
#endif /* READLINE */
{ TEXTDOMAIN , sv_locale },
{ TEXTDOMAINDIR , sv_locale },
#if defined (HAVE_TZSET) defined (PROMPT_STRING_DECODE)
{ TZ , sv_tz },
#endif
#if defined (HISTORY) defined (BANG_HISTORY)
{ histchars , sv_histchars },
#endif /* HISTORY BANG_HISTORY */
{ ignoreeof , sv_ignoreeof },
{ (char *)0, (sh_sv_func_t *)0 }
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