为了让用户可以控制系统，Linux 系统一般会运行一个 shell 程序，比如 bash、zsh 等。本实验旨在构建出一个精简的 shell 进程，接受用户控制。
首先，大家可以将本页底部助教编写的一个示例程序命名为shell.c。然后在该目录下执行：
gcc -static -o sh shell.c
这会编译出名为 sh 的可执行程序。然后输入 ./sh 运行，应当就能使用这个非常简陋的 shell 程序了—— shell 程序提示你输入命令。你可以输入 pwd 来查看当前所在的目录，或者输入cd 某目录来改变所在的目录，也可以调用任何busybox中提供的程序，如 ls、cat 等等。
建议你先完全理解这个示例程序的工作原理、查清楚里面用到的各个函数的功能。
思考一下：为什么cd命令必须做成shell程序的功能，而不能编译为外部程序，通过调用来运行呢？
这个示例shell非常简陋，你的任务是在以下几个方面对它进行升级：
目前的示例程序非常脆弱，无法处理不良的输入（如cd /可以运行，但将中间的一个空格改成两个就不行），也不检查各种可能的错误（chdir、fork、exec等调用都可能出错）。建议你将它改得更健壮，以方便之后的进一步开发和调试。
形如env | wc这样的命令利用了“管道”语法，将两条不同的命令对接在一起同时运行。|的意思是将前面的命令env（输出所有环境变量）的输出，作为wc（统计行数）的输入（这样就能统计出环境变量的总数）。请你观察并学习这个语法的效果，为你的shell程序实现这一功能。
你可能要用到的函数：pipe、close、dup。你可以执行man 函数名来查看系统自带的文档，或者上网搜索更多信息。
许多程序和系统功能都依赖于环境变量，比如当你执行ls命令时，系统就是通过查询PATH环境变量来确定ls这个程序到底在哪里的。你可以运行env命令来查看当前的所有环境变量，也可以通过export MY_OWN_VAR=abc这样的命令来修改环境变量。请为你的shell程序实现这一功能。
你可能要用到的函数：getenv、setenv。
形如 ls > out.txt 会将 ls 命令的输出重定向到 out.txt 文件中，具体地说，会将 out.txt 关联到文件描述符 STDOUT_FILENO ，然后再运行相应的命令。
类似的， ls >> out.txt 会将输出追加（而不是覆盖）到 out.txt 文件， cat < in.txt 会将程序的标准输入重定向为文件 in.txt。
请为你的shell程序实现 > 、 >> 和 < 的功能。
你可能要用到的函数：open、close、dup。
形如 cmd 10> out.txt 和 cmd 20< in.txt 以及 cmd 10>&20 30< in.txt 这样的命令会将打开文件描述符10、20和30并重定向到相应的文件。请自行查找资料，实现这些文件重定向。
cmd << EOF
this
output
EOF
上述程序会将 "this\noutput\n" 作为标准输入重定向给 cmd。请实现这种重定向方式。
cmd <<< text 会将 "text\n" 作为标准输入重定向给 cmd。请实现这种重定向方式。
我们一般使用的shell非常强大，你还可以自行了解下面这些语法的含义：
echo $PATH
A=1 env
alias ll='ls -l'
echo ~
echo ~root
(sleep 10; echo aha) &
if true; then ls; fi
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
int main() {
/* 输入的命令行 */
char cmd[256];
/* 命令行拆解成的各部分，以空指针结尾 */
char *args[128];
while (1) {
/* 提示符 */
printf("# ");
fflush(stdin);
fgets(cmd, 256, stdin);
/* 清理结尾的换行符 */
int i;
for (i = 0; cmd[i] != '\n'; i++)
;
cmd[i] = '\0';
/* 拆解命令行 */
args[0] = cmd;
for (i = 0; *args[i]; i++)
for (args[i+1] = args[i] + 1; *args[i+1]; args[i+1]++)
if (*args[i+1] == ' ') {
*args[i+1] = '\0';
args[i+1]++;
break;
}
args[i] = NULL;
/* 没有输入命令 */
if (!args[0])
continue;
/* 内建命令 */
if (strcmp(args[0], "cd") == 0) {
if (args[1])
chdir(args[1]);
continue;
}
if (strcmp(args[0], "pwd") == 0) {
char wd[4096];
puts(getcwd(wd, 4096));
continue;
}
if (strcmp(args[0], "exit") == 0)
return 0;
/* 外部命令 */
pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
/* 子进程 */
execvp(args[0], args);
/* execvp失败 */
return 255;
}
/* 父进程 */
wait(NULL);
}
}
请按照以下目录结构组织你的 GitHub 仓库：
. // Git 根目录
├── lab1 // 实验一根目录
├── lab2 // 实验二根目录
│ ├── src // 实验二代码目录
│ │ ├── shell.c // 源代码
│ │ ├── other.c // 其他代码文件（可选）
│ │ └── ...
│ ├── Makefile // 如果实验代码为多个文件（而非单一的 shell.c），请包含 Makefile 文件
│ └── README.md // 实验二实验报告
└── README.md // 整个仓库的 README 文件，可以将姓名学号写在其中
仓库lab2目录中需要有src/shell.c文件或Makefile文件（你编写的 shell 源码），以及一个 README.md 文件（实验报告）。
注：Makefile文件应该能在lab2目录下编译生成一个sh可执行程序。
你的shell应当能从键盘输入类似下方列出的命令并成功运行。准确地说，你所编写的shell程序应当支持 cd、pwd 这两个内建命令，支持修改环境变量，支持文件重定向，支持所有系统命令，支持管道符号 |。
cd /
pwd
ls
ls | wc
ls | cat | wc
env
export MY_OWN_VAR=1
env | grep MY_OWN_VAR
程序检测到的抄袭将会进行人工复核，确认的抄袭行为将导致本次实验0分，请不要复制他人的代码或提交非本人编译的结果。