操作系统实验二

暨南大学本科实验报告专用纸一、实验目的通过进程的创建、撤销和运行加深对进程概念和进程并发执行的理解，明确进程与程序之间的区别。二、实验环境及设备（一）实验室名称：计算机实验室（二）主要仪器设备：PC机、Linux操作系统环境三、实验内容（1）编写一段程序，使用系统调用fork()来创建两个子进程，并由父进程重复显示字符某字符串和自己的标识数，而子进程则重复显示某字符串和自己的标识数。（2）编写一段程序，使用系统调用fork()来创建一个子进程。子进程通过系统调用exec()更换自己的执行代码，显示新的代码后，调用exit()结束。而父进程则调用waitpid()等待子进程结束，并在子进程结束后显示子进程的标识符，然后正常结束。四、实验调试分析1、实验函数说明（1）fork（）创建新进程要创建一个进程，最基本的系统调用是fork。系统调用fork用于派生一个进程，头文件：#includeunistd.h函数定义：intfork(void);返回值：子进程中返回0，父进程中返回子进程ID，出错返回-1函数说明：一个现有进程可以调用fork函数创建一个新进程。由fork创建的新进程被称为子进程（childprocess）。fork函数被调用一次但返回两次。两次返回的唯一区别是子进程中返回0值而父进程中返回子进程ID。子进程是父进程的副本，它将获得父进程数据空间、堆、栈等资源的副本。注意，子进程持有的是上述存储空间的“副本”，这意味着父子进程间不共享这些存储空间，它们之间共享的存储空间只有代码段。（2）exec函数族头文件：#includeunistd.h函数族：intexecl(constchar*path,constchar*arg,...);intexeclp(constchar*file,constchar*arg,...);暨南大学本科实验报告专用纸(附页)2intexecle(constchar*path,constchar*arg,constchar*envp[]);intexecv(constchar*path,constchar*argv[]);intexecve(constchar*path,constchar*argv[],constchar*envp[];intexecvp(constchar*file,constchar*argv[]);参数说明：execl的第一个参数是包括路径的可执行文件，后面是列表参数，列表的第一个为命令path，接着为参数列表，最后必须以NULL结束。execlp的第一个参数可以使用相对路径或者绝对路径。execle最后包括指向一个自定义环境变量列表的指针，此列表必须以NULL结束。execv，v表示path后面接收的是一个向量，即指向一个参数列表的指针，注意这个列表的最后一项必须为NULL。execve，path后面接收一个参数列表向量，并可以指定一个环境变量列表向量execvp，第一个参数可以使用相对路径或者绝对路径，v表示后面接收一个参数列表向量。exec被调用时会替换调用它的进程的代码段和数据段（但是文件描述符不变），直接返回到调用它的进程的父进程，如果出错，返回-1并设置errno。（3）exit（）终止进程函数头文件：#includestdlib.hexit()函数的作用是：直接使进程停止运行，清除其使用的内存空间，并清除其在内核中的各种数据结构。（4)waitpid（）父进程等待子进程中等或结束后才执行头文件：#includesys/types.h或#includesys/wait.h定义函数：pid_twaitpid(pid_tpid,int*status,intoptions);函数说明：waitpid()会暂时停止目前进程的执行,直到有信号来到或子进程结束。如果在调用waitpid()时子进程已经结束,则waitpid()会立即返回子进程结束状态值。子进程的结束状态值会由参数status返回，而子进程的进程识别码也会一起返回。如果不在意结束状态值,则参数status可以设成NULL。参数pid为欲等待的子进程识别码,其他数值意义如下:pid-1等待进程组识别码为pid绝对值的任何子进程。pid=-1等待任何子进程,相当于wait()。pid=0等待进程组识别码与目前进程相同的任何子进程。pid0等待任何子进程识别码为pid的子进程。参数options提供了一些额外的选项来控制waitpid，参数option可以为0或可以用|运算符把它们连接起来使用。2、实验调试（1）实验一调试刚开始在写两个fork()程序时，是将两个fork()函数写在一起，如果是这暨南大学本科实验报告专用纸(附页)3样的话，第二次调用fork()语句时就可能不满足实验的要求了，因为父子进程的执行顺序是任意的，在第二次调用fork()函数时，可能是第一次调用产生的子进程在调用这个fork()函数，就会返回0值，不符合实验要求创建两个子进程的条件，因此应在确定当前进程时父进程时才调用fork()语句创建第二个子进程。（2）实验二调试创建子进程后，调用execl()将参数中指定的新进程代替原有的进程，若能够成功替换该进程就不会执行该函数后面的exit(0)，转向执行新进程，待所有的子进程执行完毕后，就会转向执行waitpid()函数，再返回子进程的识别码，并输出；若没有替换成功就会执行execl()后面的语句exit(0)，终止当前的子进程，再转向执行waitpid()语句。备注：实验调试过程中未能将调试结果截图是本次实验的一大败笔。下次会注意的。五、实验结果六、实验源程序/*实验二程序*/#includestdio.h#includestdlib.h#includeunistd.hintmain(){暨南大学本科实验报告专用纸(附页)4pid_tpid1,pid2;/*先创建一个子进程*/pid1=fork();if(pid10){/*pid1没创建子进程成功*/printf(failtofork.\n);exit(1);}elseif(pid1==0){printf(child,pidis:%u\n,getpid());}else{printf(parent,pidis:%u\n,getpid());/*若是父进程，则再新创建其子进程*/pid2=fork();if(pid20){printf(failtofork.\n);exit(1);}elseif(pid2==0){printf(child,pidis:%u\n,getpid());}else{printf(parent,pidis:%u\n,getpid());}}return0;}/*实验二程序*/#includeunistd.h#includesys/wait.h#includestdio.h#includestdlib.hintmain(){pid_tpid;intresult;/*创建子进程*/pid=fork();if(pid0)printf(forkerror);elseif(pid==0){/*若是子进程*/printf(newprogram.\n);/*替换当前的进程*/暨南大学本科实验报告专用纸(附页)5execl(/root/fork.out,fork.out,0);/*若没有替换成功，终止该子进程*/exit(0);}else{/*若子进程全部执行结束，*//*则返回子进程的进程标识码*/inte=waitpid(pid,&result,0);printf(ChildprocessPID:%d.\n,e);exit(0);}}七、实验心得通过做这次实验，了解了子进程和父进程的调用顺序，以及调用的结果，而且通过调用fork（）可以知道存在三种情况下，子进程发生调用的变化