readline库的简单使用

article/2025/9/22 12:15:29

readline库的简单使用

这周要实现一个简单的 shell, 平时使用bash, zsh这些shell的时候, 如果文件名或命令太长，又或者要频繁执行几条命令的话，最常用的应该就是tab键补全和上下键切换历史命令了。

想要在自己的shell里面实现这两个功能很困难，但有一个Ｃ语言库集成了这些功能，只需要调用几个函数就可以实现这两个功能。

The GNU Readline Library

可以在这里找到有关 readline 库的相关资料和下载地址，软件包里面也提供了很多手册和示例。
这里写图片描述

实现shell用到的函数不是很多，tab键补全，上下键切换历史命令，添加历史命令等等

readline()

在 readline.h 里可以找到关于他的定义：

/* Readline functions. */
/* Read a line of input.  Prompt with PROMPT.  A NULL PROMPT means none. */
extern char *readline PARAMS((const char *));

readline() 的参数是一个字符串，调用函数的时候会在屏幕上输出，这个函数会读取一行输入，然后返回一个指向输入字符串的指针，readline 会为输入的字符串动态分配内存，所以使用完之后需要free掉。

下面举一个简单的例子

#include <stdlib.h>
#include <readline/readline.h>int main(void)
{while (1){char * str = readline("Myshell $ ");free(str);}
}

由于readline是一个动态库，编译的时候需要加上　-lreadline，不然会找不到相关的函数
当我们按下tab键之后发现就可以实现bash里面的补全功能了。
这里写图片描述
用惯了zsh后发现黑白的提示符好难看，于是也想着给里面的参数加上颜色。C语言中输出有颜色的字符printf就可以实现，模板类似这样　printf("\033[47;31m string \033[0m");

47是背景色，31是字符的颜色，string 是要输出的字符串，\033[5m是ANSI控制码，意思是关闭输出的属性，不然以后的输出都会是之前设置的颜色。相关的内容网上有很多可以自行查阅。

为了方便使用，加上了这些宏定义

#define CLOSE "\033[0m"                 // 关闭所有属性
#define BLOD  "\033[1m"                 // 强调、加粗、高亮
#define BEGIN(x,y) "\033["#x";"#y"m"    // x: 背景，y: 前景

在修改一下readline()这个函数

char * str = readline(BEGIN(49, 34)"Myshell $ "CLOSE);

然后编译运行：
这里写图片描述
似乎一切完美，但当我们输入很长很长的字符串之后：

这里写图片描述

emmmm……………输入太多会导致提示符被输入覆盖，写个shell出现这种状况岂不是贼尴尬

查资料查了很久才找到解决方法：
这个bug需要在非打印字符前后加上　\001 和　\002 才能解决

其实头文件就有提到
这里写图片描述

在之前定义的宏里面加上这两个字符之后终于解决了
这里写图片描述
最后的代码为：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <readline/readline.h>#define CLOSE "\001\033[0m\002"                 // 关闭所有属性
#define BLOD  "\001\033[1m\002"                 // 强调、加粗、高亮
#define BEGIN(x,y) "\001\033["#x";"#y"m\002"    // x: 背景，y: 前景int main(void)
{while (1){char * str = readline(BEGIN(49, 34)"Myshell $ "CLOSE);free(str);}
}

readline使用的时候默认了tab补全，但是我们平时用到的shell不但可以补全文件名，还可以补全命令。readline库当然也提供了这个功能，具体如何使用可以看这篇博客。

GNU Readline 库及编程简介

单独的使用readline()并没有上下键切换补全的功能，实现这个需要用到另一个函数 - add_history()

history.h

上下键切换需要我们把输入的字符串加入到历史命令中，需要调用

/* Place STRING at the end of the history list.The associated data field (if any) is set to NULL. */
extern void add_history PARAMS((const char *));

函数接受一个字符串作为参数存入到历史文件中，函数的定义在history.h中，使用的时候需要包含头文件

        char * str = readline(BEGIN(49, 34)"Myshell $ "CLOSE);add_history(str);free(str);

编译后测试了一下发现功能完美运行。

但是关掉程序在尝试一下发现，诶？我不能切换到上一次运行程序的历史命令，只能记录本次运行中输入的命令。然后开始查看头文件的内容，发现了不少和history有关的函数。

其中有两个正好用的上

/* Add the contents of FILENAME to the history list, a line at a time.If FILENAME is NULL, then read from ~/.history.  Returns 0 ifsuccessful, or errno if not. */
extern int read_history PARAMS((const char *));
/* Write the current history to FILENAME.  If FILENAME is NULL,then write the history list to ~/.history.  Values returnedare as in read_history ().  */
extern int write_history PARAMS((const char *));

read_history() 和　write_history()　都接受一个字符串做参数，成功返回０，错误则把相应的错误码赋值给errno。

两个函数接受的参数都是一个文件名，read_history() 从指定的文件中读取历史记录，write_history() 将历史记录存入指定的文件。如果参数为NULL默认的文件是：~/.history

有了这个函数，我们只要在程序最开处加上read_history(NULL), add_history(str)之后加上 write_history() 就可以了。

这样下次运行程序的时候我们就可以找到上次运行的历史命令了。

shell 的内置命令不多，cd 是一个, history也是一个shell内置的命令。

这里写图片描述
readline既然可以把输入加入历史，读入和写进历史，那么自然可以读取历史文件列表，头文件中我们可以找到这样一个函数：

/* Return a NULL terminated array of HIST_ENTRY which is the current input history.  Element 0 of this list is the beginning of time.  If there is no history, return NULL. */
extern HIST_ENTRY **history_list PARAMS((void));

这个函数可以查看存储的 history 列表，HIST_ENTRY　是一个结构体类型，存储了很多信息：

这里写图片描述

我们要的历史内容就存储在 data 元素里面。

这个函数返回一个数组，以空指针为结束标志，我们简单封装一下就可以实现一个自己 shell 内置的 history 函数了。

void ShowHistory()
{int i = 0;HIST_ENTRY ** his;his = history_list();while(his[i] != NULL){printf("%s\n", his[i]->line);i++;}
}

history.h 里面提供了很多函数，我们的要实现一个简单的shell用到的函数上面都提到过，更多的函数可以在官方文档里面查看。

realine 这个库很强大，现在只是发现了他的冰山一角，提供的功能远远超过上述所说的。