42-minishell — صدفة شبيهة بـ Bash مكتوبة بلغة C

مشروع ضمن مسار 42 أبوظبي — إعادة بناء صدفة شبيهة بـ Bash بلغة C اعتماداً على استدعاءات النظام وحدها.

نظرة عامة

minishell صدفة تفاعلية مكتوبة بلغة C، تقرأ سطر الأوامر من المستخدم وتحوّله إلى عمليات حقيقية على النظام. الهدف ليس تقليد Bash بالكامل، بل إعادة بناء الجزء الجوهري منه: كيف يتحوّل نصّ مكتوب إلى fork وexecve وأنابيب وملفات مُعاد توجيهها.

الصدفة تدعم سبعة أوامر داخلية منفّذة يدوياً:

الأمر	الوظيفة
echo	طباعة النصوص، مع دعم الخيار -n لحذف سطر النهاية
cd	تغيير مجلد العمل بمسار نسبي أو مطلق
pwd	طباعة مجلد العمل الحالي
export	تصدير متغيّرات الصدفة إلى البيئة
unset	حذف متغيّر من البيئة
env	عرض البيئة الحالية
exit	إنهاء الصدفة بحالة خروج محدّدة

المشكلة

الصدفة تبدو بسيطة من الخارج ـ سطر نصّي يُنفَّذ ـ لكنها تخفي ثلاث مشكلات متشابكة:

1. النصّ ليس كلمات. الاقتباسات المفردة والمزدوجة تغيّر معنى المسافات وعلامة $، فلا يكفي تقسيم السطر على الفراغات.
2. حالة تعيش بين الأوامر. متغيّرات البيئة، مجلد العمل، وحالة الخروج الأخيرة يجب أن تبقى صحيحة عبر آلاف الأوامر المتتالية.
3. الإشارات لها معنى مزدوج. Ctrl-C يجب أن يقاطع الأمر الجاري لا الصدفة نفسها، والسلوك يختلف بين الوضع التفاعلي ووضع تنفيذ عملية ابن.

التخطيط

قُسِّم العمل إلى مراحل متسلسلة، كل مرحلة قابلة للاختبار قبل الانتقال إلى ما بعدها:

المرحلة	ما تُنجزه
الموجّه (Prompt)	حلقة القراءة التفاعلية وسجلّ الأوامر
جدول التجزئة	تخزين متغيّرات البيئة والوصول إليها بزمن ثابت
المقطِّع (Tokenizer)	تحويل السطر إلى رموز مع احترام الاقتباسات
توسيع المتغيّرات	استبدال $VAR و$? بقيمها
الأوامر الداخلية	تنفيذ السبعة داخل عملية الصدفة نفسها
التحليل والتنفيذ	بناء شجرة الأمر ثم تشغيلها عبر fork/execve
الإشارات	ضبط سلوك SIGINT وSIGQUIT في كل وضع
Norme وصيد العلل	الالتزام بمعيار كتابة 42 ثم اختبار الحالات الحدّية

ترتيب المراحل ليس اعتباطياً: جدول التجزئة سبق المقطِّع لأن التوسيع لا يمكن اختباره دون مصدر موثوق للمتغيّرات.

القرارات المعمارية

جدول تجزئة للبيئة بدل مصفوفة char** envp. التمثيل الأصلي للبيئة مصفوفة نصوص بصيغة KEY=VALUE، والبحث فيها خطّي وكل تعديل يعني إعادة بناء المصفوفة كاملة. جدول التجزئة يجعلexportوunset و$VAR عمليات مباشرة، ولا تُعاد المصفوفة إلا لحظة تسليمها إلى execve.

فصل التقطيع عن التحليل. المقطِّع لا يعرف شيئاً عن الأنابيب أو إعادة التوجيه؛ مهمّته الوحيدة إنتاج رموز صحيحة رغم الاقتباسات. دمج المرحلتين ـ وهو الخيار الأسرع للكتابة ـ كان سيجعل كل خطأ في الاقتباس يظهر كخطأ في التنفيذ، وهو أصعب أنواع العلل تتبّعاً.

تنفيذ الأوامر الداخلية داخل العملية الأصلية. لو نُفِّذ cd أو export داخل عملية ابن لضاع أثرهما فور انتهائها. لذلك تُنفَّذ الأوامر الداخلية في عملية الصدفة نفسها ما لم تكن جزءاً من أنبوب، حيث لا معنى لبقاء أثرها أصلاً.

التنفيذ

دورة حياة السطر الواحد تمرّ بالخطوات ذاتها في كل مرة: قراءة، تقطيع، توسيع، تحليل، تنفيذ، ثم تحديث حالة الخروج.

• الأنابيب — سلسلة cmd1 | cmd2 | cmd3 تُنشئ أزواج pipe() وتربط مخرج كل عملية بمدخل التالية، مع إغلاق دقيق للواصفات غير المستخدمة في كل ابن ـ وهو المصدر الأول لتعليق الصدفة عند الإهمال.
• إعادة التوجيه — < و> و>> و<< (heredoc)، مُطبَّقة عبر dup2 بعد fork وقبل execve.
• التوسيع — $VAR من جدول البيئة، و$? من حالة خروج آخر أمر، مع تعطيل التوسيع كاملاً داخل الاقتباس المفرد.
• الإشارات — في الوضع التفاعلي يعيد SIGINT رسم الموجّه على سطر جديد دون إنهاء الصدفة؛ وأثناء تنفيذ أمر خارجي يُترك للابن ليموت به، وتُترجم حالته إلى الرقم المتوقّع.
• البحث عن التنفيذيات — تفكيك PATH وتجريب كل مسار قبل إعلان command not found.

النتيجة والدروس

الصدفة تشغّل أوامر مركّبة تجمع الأنابيب وإعادة التوجيه والتوسيع في سطر واحد، وتتصرّف كما يتوقّع مستخدم Bash في الحالات الشائعة.

1. إدارة واصفات الملفات هي المشروع الحقيقي. معظم حالات التعليق لم تكن أخطاء منطق بل واصفاً مفتوحاً نُسي إغلاقه في أحد الأبناء.
2. الاقتباسات تُحسم في التقطيع لا في التنفيذ. كل محاولة لمعالجتها متأخراً أنتجت حالات خاصة تتكاثر بلا نهاية.
3. القراءة من المعيار توفّر وقتاً. وصف Shell Command Language في POSIX أجاب عن أسئلة سلوكية كثيرة كان تخمينها سيستهلك أياماً.

الروابط

• المستودع: github.com/i99dev/42-minishell