操作系统实验三(进程通信)

暨南大学本科实验报告专用纸
一、实验目的
学习如何利用管道机制或消息缓冲队列进行进程间的通信，并加深对上述通信机制的理解。

提高学生分析问题和解决问题的能力，并学习撰写规范的科学研究报告。

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
编写一段程序，使用管道来实现父子进程之间的进程通信。

子进程项父进程发送自己的进程表示符，以及某字符串。

父进程则通过管道读出子进程发来的消息，将消息显示在屏幕上，然后终止。

四、实验调试分析
1、实验函数说明
（1）pipe
头文件：#include<unistd.h>
定义函数：int pipe(int pipedes[2]);
函数说明：
pipe()会建立管道,并将文件描述词由参数pipedes 数组返回。

pipedes[0]为管道里的读取端，所以pipe用read调用的
pipedes[1]则为管道的写入端。

头文件：#include <stdio.h>
函数原型：int sprintf( char *buffer, const char *format [, argument] … );
返回值：字符串长度（strlen）
（3）flock
头文件： #include<sys/file.h>
定义函数： int flock(int fd,int operation);
函数说明： flock()会依参数operation所指定的方式对参数fd所指的文件做各种锁定或解除锁定的动作。

此函数只能锁定整个文件，无法锁定文
件的某一区域。

参数 operation有下列四种情况:
LOCK_SH 建立共享锁定。

多个进程可同时对同一个文件作共享锁定。

LOCK_EX 建立互斥锁定。

一个文件同时只有一个互斥锁定。

LOCK_UN 解除文件锁定状态。

LOCK_NB 无法建立锁定时，此操作可不被阻断，马上返回进程。

通常与LOCK_SH 或LOCK_EX 做OR(|)组合。

单一文件无法同时建立共享锁定和互斥锁定，而当使用dup()或fork()时文件描述词不会继承此种锁定。

返回值返回0表示成功，若有错误则返回-1，错误代码存于errno。

2、实验调试
实验过程中，由于将字符串"is sending a message to parent!"以字符数组的形式存储的，故只申请了31个字符空间，没有多申请一个字符空间存储末尾的'\0'，在程序运行时就会出现错误结果，错误结果如下图所示，理论上应该不会出现错误的，因为在write、read函数中都有限制向管道中写入、读出多少个字符的。

但在运行时却出乎意料的出错了，要是申请的空间大于字符个数，就不会出现错误了。

在实验过程中还遇到了另一个问题——字符串"is sending a message to parent!"被两次输出。

怀疑是该字符串被两次的写入了管道，因为查看程序时只发现一个地方有输出该字符串，该字符串是从管道读出的且只输出一次，该字符串在写入管道时也是只写了一次。

总之向管道中写入一次字符串，也读出一次，但是输入该字符串时且输出了两次连续的该字符串，由于实验过程中一直调试该错误程序，没有保留当时的程序，所以没有找到当时错误的原因。

五、实验结果
六、实验源程序
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc,char *argv[]) {
pid_t pid;
int temp,result;
int pipedes[2];
char s[50];
char d[50];
if((pipe(pipedes))==-1) /*创建管道*/
{
perror("pipe");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if((pid=fork())==-1) /*创建新进程*/
{
perror("fork");
exit(EXIT_FAILURE);
}else if(pid == 0) /*子进程*/
{
sprintf(s,"%d is sending a message to parent!",getpid());
printf("now,write data to pipe\n");
flock(pipedes[1],1,0);
if((write(pipedes[1],s,50))==-1) /*将数据写入管道*/
{
perror("write");
exit(EXIT_SUCCESS);
}
flock(pipedes[1],0,0);
}else if(pid > 0) /*父进程*/
{
wait(0);
printf("now,read data form pipe\n");
if((read(pipedes[0],d,50))==-1) /*从管道中读取数据*/
{
perror("read");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("the data from pipe is: %s\n",d);
}
return 0;
}
七、实验心得
通过调用管道了解了父子进程之间的进程通信，子进程项发出的消息，对父进程的影响，以及父进程对子进程所有的内容进行显示。