nsh — Nahyun Shell

A minimal Unix shell in C with multi-stage pipes, I/O redirection, history navigation, colored prompt, and signal handling.

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Demo

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Build

make
./nsh

Clean build artifacts:

make clean

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Verification

아래 명령어를 순서대로 실행해서 각 기능을 검증한다.
nsh.c가 같은 디렉토리에 있어야 한다.

Step 1 — 기본 명령 / 백그라운드 실행

grep int nsh.c
grep "if.*NULL" nsh.c &
ps

Step 2 — I/O 리다이렉션

grep "int " < nsh.c
ls -l
ls -l > delme
cat delme
sort < delme > delme2
cat delme2
date >> delme2
cat delme2
ls /nonexistent 2> err.log
cat err.log

Step 3 — 파이프

ps -A | grep -i system
ps -A | grep -i system | awk '{print $1,$4}'
cat nsh.c | head -6 | tail -5 | head -1

Step 4 — 파이프 + 리다이렉션 조합

sort < nsh.c | grep "int " | awk '{print $1,$2}' > delme3
cat delme3

Step 5 — cd / pwd / 세미콜론 다중 명령

pwd
cd /tmp
pwd
cd
pwd
date; pwd; ls

Step 6 — history

history
history -c
history
ls -l
grep int nsh.c
history
!!
!2

Step 7 — 방향키 history 탐색

# ↑ 키로 이전 명령어 탐색
# ↓ 키로 최신 명령어로 이동
# ← → 키로 커서 이동 후 중간 편집

Step 8 — Signal / 좀비 프로세스

sleep 10 &
sleep 10 &
ps
# Ctrl+C 눌러도 셸이 살아있는지 확인
# 다음 명령 입력 시 [done] pid 메시지 확인
ls

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Features

Basic Command Execution

자식 프로세스를 생성하여 명령어를 실행한다. 포그라운드 실행 시 자식이 종료될 때까지 대기한다.

Background Execution (&)

명령어 끝에 &를 붙이면 부모 프로세스가 기다리지 않고 다음 명령을 즉시 받는다.
완료된 백그라운드 프로세스는 다음 프롬프트 출력 전에 자동으로 수거된다.

I/O Redirection

연산자	동작
<	stdin을 파일에서 읽기
>	stdout을 파일로 저장 (덮어쓰기)
>>	stdout을 파일에 이어쓰기
2>	stderr를 파일로 저장

Multi-stage Pipes (|)

파이프를 재귀적으로 처리하므로 단계 수 제한이 없다.

ps -A | grep -i system | awk '{print $1,$4}'
cat nsh.c | head -6 | tail -5 | head -1

Semicolon-separated Commands (;)

;로 구분된 명령어들을 순서대로 실행한다. 따옴표 내부의 ;는 구분자로 취급하지 않는다.

date; pwd; ls

Built-in Commands

명령	동작
cd [dir]	디렉토리 이동. 인자 없으면 $HOME으로 이동
pwd	현재 작업 디렉토리 출력
history	이전 명령어 목록 출력
history -c	히스토리 전체 삭제
exit / quit	셸 종료

History & Arrow Key Navigation

입력	동작
↑ / ↓	이전/다음 명령어 탐색
← / →	커서 이동 (중간 편집 가능)
history	전체 히스토리 출력
!!	직전 명령어 재실행
!n	n번째 명령어 재실행
history -c	히스토리 초기화

Quote Handling

싱글쿼트/더블쿼트 내부의 공백·특수문자를 하나의 토큰으로 처리한다. 중첩 따옴표도 지원한다.

grep "int " < nsh.c
awk '{print $1,$2}'
echo "it's fine"
echo 'say "hello"'

Colored Prompt

termios raw mode 기반으로 user@hostname:path$ 형태의 컬러 프롬프트를 출력한다.
cd 실행 후 경로가 자동으로 업데이트된다.

Signal Handling

키	동작
Ctrl+C	현재 라인 클리어 (셸 유지) / 포그라운드 자식만 종료
Ctrl+D	빈 라인에서 셸 종료

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Implementation

Function Overview

함수	역할
hist_init/add/print/clear/free()	History 구조체 생명주기 관리
read_line()	termios raw mode 라인 에디터. 방향키·Backspace·Ctrl 처리
read_input()	read_line() 래퍼. !! / !n 히스토리 확장
split_commands()	; 기준 명령어 분리 (따옴표 내부 무시)
parse_args()	단일 명령어 → args[] 파싱. 따옴표·& 처리
has_pipe()	args에 | 토큰 존재 여부 확인
remove_redir_tokens()	리다이렉션 심볼+파일명을 shift로 제거
apply_redirection()	< > >> 2> 처리 후 dup2()
execute_single()	리다이렉션 적용 후 execvp()
execute_pipe_recursive()	재귀적 다단계 파이프 실행
handle_builtin()	cd / pwd / history를 부모에서 직접 처리
execute()	fork 후 builtin/single/pipe 분기, 백그라운드 처리

Raw Mode Line Editor

read_line()
  tcsetattr(raw mode)
    ↑ (ESC[A) → hist_pos--, 현재 입력 saved에 저장
    ↓ (ESC[B) → hist_pos++, 끝까지 가면 saved 복원
    ← (ESC[D) → cursor--
    → (ESC[C) → cursor++
    Backspace → buf[cursor-1] 삭제, tail 재출력
    Ctrl+C    → 현재 라인 클리어, 새 프롬프트
    Ctrl+D    → exit
    Enter     → 루프 탈출
  tcsetattr(restore)

Multi-pipe Recursive Strategy

execute_pipe_recursive([a | b | c])
  ├─ fork → 손자1: execvp(a)      [stdout → pipe1]
  └─ stdin ← pipe1
     execute_pipe_recursive([b | c])
       ├─ fork → 손자2: execvp(b) [stdout → pipe2]
       └─ stdin ← pipe2
          execute_single([c])     ← base case

Signal Flow

main()
  signal(SIGINT, SIG_IGN)      ← 셸은 Ctrl+C 무시
  fork()
    child:
      signal(SIGINT, SIG_DFL)  ← 자식은 Ctrl+C로 종료 가능
      execvp(...)

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Limitations

• 명령어 최대 길이: 80자 (MAX_LINE)
• 한 줄 최대 명령어 수: 32개 (MAX_COMMANDS)
• >| (noclobber 우회) 미지원
• << (here document) 미지원
• jobs / fg / bg job control 미지원