60行C代码实现一个shell _shell

美是有目共睹的。Unix之美，稍微体会，便能得到。
1969年， Unix初始，没有fork ，没有exec ，没有pipe ，没有 “一切皆文件” ，但是那时它已经是Unix了。它简单，可塑。
Melvin Conway在1963年的论文中叙述fork思想时就解释说并行路径要用结果来交互，也就是在汇合的join点来同步结果。这个同步点所得到的，就是一个并行进程的输出。
在此之外， Unix还有另一个原则，就是组合小程序！
Unix把一系列功能单一的小程序组合成一个复杂的逻辑，这个原则有以下优势：

每一个小程序都很容易编写。
每一个小程序可以分别完成。
每一个小程序可以分别迭代修复。
多个小程序可以自由组合。
…

这是典型的模块化思想，小到统筹佐餐烧饭，大到组成生命的嘌呤嘧啶，都不自觉地和这种模块化思想相契机，原来这就是真理。程序尽量小，只做一件事并且做好它。
Unix程序在自身的逻辑之外对外暴露的只有输入和输出。那么用输出连接另一个程序输入就是一种好的方法。所谓Conway的join点对于Unix进程指的就是输出。

对外暴露的越少，程序越内聚。这是一种范式，类似RISC处理器也是抽象出仅有的load和store来和内存交互。

简单来讲， Unix程序通过输入和输出来彼此连接。下面是一幅来自Wiki的图示：

文章插图

详见Pipeline (Unix)：
https://en.wikipedia.org/wiki/Pipeline_(Unix)
Unix的另一个原则，即著名的 “一切皆文件！” 连接输出和输入的那个管道在Unix中被实现为Pipe ，显然，它也是文件，一个FIFO文件。
说实话，协作几个小程序形成一个大逻辑的思想还是来自于Convey ，在Convey的论文里，他称为协程， Pile可以说是直接实现了 Convey协程之间的交互。有关这段历史，请看：
http://www.softpanorama.org/Scripting/Piporama/history.shtml
用Pipe连接作为输出和输入连接Unix进程可以做成什么事情呢？让我们去感受一个再熟悉不过的实例，即数学式子：

文章插图

我们把运算符加号，乘号，除号(暂不考虑括号，稍后解释为什么)这些看作是程序(事实上它们也真的是) ，那么类似数字3 ， 5 ， 7 ， 6就是这些程序的输入了，这个式子最终需要一个输出，获得这个输出的过程如下：

数字3 ， 5是加号程序的输入， 3+5执行，它获得输出8.
第1步中的输出8连同数字7作为乘号程序的输入， 8 × 7执行，获得输出56.
第2步中的输出56连同数字6作为除号的输入， …

这个数学式子的求值过程和pipe连接的Unix程序组合获得最终结果的过程完全一致。
如果你相信数学可以描述整个世界，那么Pipe连同Unix程序同样是描述这个世界的语言。
在数学领域，程序就是所有的运算符，加号，减号，乘号，除号，乘方，开方，求和，积分，求导…它们无一例外，只做一件事。
在Unix看来也同样。它做的事情和下面的应该差不多，而且更多：

文章插图

写出上面的式子中每一个数学运算符的程序并不困难，比如加号程序：
// plus.c#include <stdio.h>int main(int argc, char **argv){ int a, b; a = atoi(argv[1]); b = atoi(argv[2]); a = a + b; printf("%dn", a);}同样，我们可以写出除法，直到偏导的程序。然后我们通过pipe就能将它们组合成任意的数学式子。
现在谈谈Unix组合程序的具体写法，如果我们要化简薛定谔方程，我们应该如何用Unix命令写出与上述式子等价的组合程序命令行呢？我们无法像数学家手写那样随意使用括号，显然，计算机并不认识它。我们能够使用的只有两个符号：