Material of Commew Lightning talk event on 2022/11/27

1. ©nirneege system all rights reserved.
Bashクローンを作って得た知見
Black screen がBlack boxではなくなった話

2. ©nirneege system all rights reserved.
p. 2
はじめに（おことわり）
• 42 Tokyo というプログラミングスクールでペア課題をやったときの経験の話です
• レビュー時の解説資料を基に、可能な限り専門用語やC言語の知識を排除して再構成し
ました
• 内容が飛躍してる部分があって混乱するかもしれません...あしからず
• 詳細を見ていくと半日かかるので、、、
• 実装方法には触れず、Bash のしくみや得られた知見に絞って話します
• いつも以上に早口かもしれません...お手柔らかに🙇

3. ©nirneege system all rights reserved.
p. 3
シェルの処理ルーチン（超ざっくり）
1. ユーザーの入力を受け取る
2. スペースなどの区切り文字で内容を分けて、トークン（シェル文法の意味単位）に分解
する
3. トークンを解析して、実行順序を構造化した二分木を作る
4. 作成した二分木に沿って、コマンドプログラムを実行させる
5. 実行したプログラムの終了コードを取得する

4. ©nirneege system all rights reserved.
p. 4
トークンに分ける
$ cat -n /etc/passwd | grep y-uchiida
トークン → ここでは、シェルが解釈する言語の、「文法上の単語」のこと
例えば上記のような入力を受け取った場合、シェルが解釈するのは6つの「単語」

5. ©nirneege system all rights reserved.
p. 5
シェルの文法
$ cat -n /etc/passwd | grep y-uchiida
トークンの並び順や、特定のトークンが持つ意味から、コマンド全体の意味を解釈する
実行するべきコマンド名、実行時のオプション、実行の順番、 など
上記の入力を受け取った場合、 cat とgrepがコマンド名 で、 -n はオプションで、
cat を先に処理してパイプで結果を渡す ということを解析してプログラム実行させる
そのために、BNFという、文法を定義するための汎用的な記述方法で、シェルの文法を定
義する
※BNF： バッカス=ナウア記法。言語構造を表す性質上、HTMLの遠～い親戚みたいなやつ

6. ©nirneege system all rights reserved.
p. 6
コマンドを二分木で表現する
$ cat -n /etc/passwd | grep y-uchiida
トークン： "|"
タイプ：パイプ
トークン： "cat"
意味種別：コマンド名
トークン： "-n"
意味種別：コマンド引数
トークン： "cat"
意味種別：コマンド引数
null
null
トークン： "grep"
意味種別：コマンド名
トークン： "y-uchiida"
意味種別：コマンド引数
null

7. ©nirneege system all rights reserved.
p. 7
コマンドを実行する
• コマンドプログラムは、C言語のシステムコール(exec系SC)から実行できる
• 通常のコマンドプログラム（実行ファイル）は、動作が完了すると終了してしまう
• シェルは終了してはいけないので、コマンドプログラムは自身では動かせない
→複製プロセスを作って、そちらに実行させる（プロセスフォーク）
shell
shell
↓
cat
shell
↓
grep
実行終了 実行終了
出力結果

8. ©nirneege system all rights reserved.
p. 8
シェルのコマンドには２種類ある
• 内部コマンドと、外部コマンド
• 内部コマンド： シェルの動作に影響を及ぼすコマンド
• 外部コマンド： 組み込みコマンド以外のコマンド（実行ファイルがある）
• 内部コマンドの例： cd(ディレクトリ移動), export(環境変数設定), su(ユーザー切替)
• なぜ内部コマンドがある？
• シェルのプロセス自身に実行させるため
• プロセスフォークして変更を実行しても、変更完了とともに消えてしまうので意味
がない
• 詳しくはウチイダのブログで！（宣伝）
https://uchiida.com/2021/02/sudo-command-not-found/

9. ©nirneege system all rights reserved.
p. 9
まとめと感想
• 日ごろ使ってるBashが、どんなことをやってるか知れてよかった
• すごい難しいことをしているのかと思っていたけど、基本はシンプルだった
（※周辺機能ではすごい難しいこともしてた）
• （宣伝）42Tokyoおもしろいので、じっくり学びたい方は挑戦してみてください💕

10. ©nirneege system all rights reserved.
2022.
p. 10
補足

11. ©nirneege system all rights reserved.
p. 11
実際に使用したBNF（シェル文法定義書）
/*
** 再帰下降型の構文解析器ためのシェル構文
** 左再帰が発生しない構文に変更してある
** 以下の文法構造に沿って、tokenを抽象構文木に落とし込んでいく
**
** <command line> ::= <job> ';' <command line>
** | <job> ';'
** | <job> '&' <command line>
** | <job> '&'
** | <job>
**
** <job> ::= <command> '|' <job>
** | <command>
**
** <command> ::= <simple command> '<' <filename>
** | <simple command> '>' <filename>
** | <simple command> '>>' <filename>
** | <simple command>
**
**
** <simple command> ::= <pathname>
** | <simple command> <token>
**
** <token list> ::= <token> <token list>
** | (EMPTY)
*/

12. ©nirneege system all rights reserved.
2022.
p. 12
参考資料

13. ©nirneege system all rights reserved.
p. 13
参考資料
1. Architecture of Open Source Applications( 日本語訳版 )
第3章がBashの仕様についての説明になっている
https://m-takagi.github.io/aosa-ja/aosa.pdf
2. Swoorup/mysh
C言語でのシンプルなシェル実装例と仕様解説
https://github.com/Swoorup/mysh/
3. 原理原則で理解するbashの仕組み
Bash の仕様と実際のコードに対する詳細な解説
https://qiita.com/tajima_taso/items/149ca77a2401bf9bf026