山大操作系统实验2

操作系统实验报告
——线程和进/线程管道通信实验
张咪软件四班一、实验要求
设有二元函数f(x,y) = f(x) + f(y)
其中： f(x) = f(x-1) * x (x >1)
f(x)=1 (x=1)
f(y) = f(y-1) + f(y-2) (y> 2)
f(y)=1 (y=1,2)
请编程建立3个并发协作进程，它们分别完成f(x,y)、f(x)、f(y) 。

二、实验目的
通过 Linux 系统中线程和管道通信机制的实验,加深对于线程控制和管道通信概念的理解,观察和体验并发进/线程间的通信和协作的效果 ,练习利用无名管道进行进/线程间通信的编程和调试技术。

三、实验环境
实验环境均为Linux操作系统，开发工具为gcc和g++。

四、实验思路
要实现三个函数，要创建三个进程，两个子进程和一个父进程。

一个子进程实现f（x），另一个实现f（y）。

因为f(x,y)=f(x)+f(y)，所以在父进程和子进程间建立通信，子进程将当前值传给父进程，父进程进行计算。

而且由于父进程的f（x，y）中的x和f（x）中的x一一对应，所以这些进程应该同步的并发向前走，否则f（x，y）的值就是错的。

五、算法设计
1.创建进程，每个子进程的执行代码段实现对应函数功能。

2.建立父进程和子进程间的通信。

由于管道的读写默认的通信方式为同步读写方式,即如果管道读端无数据则读命令阻塞直到数据到达,反之如果管道写端有数据则写命令阻塞直到数据被读走。

所以同步并发的问题可以通过管道实现。

建立两个管道，pipe1和pipe2，f(x)通过pipe1向父进程写入f(x)的值。

同理f(y)通过pipe2向父进程写入f(y)的值。

父进程根据这两个值实现函数f(x,y)功能。

六、实验过程：
新建一个文件夹，在该文件夹中建立以下名为ppipe.c的C语言程序。

编写代码，保存。

输入gcc ppipe.c命令, 生成默认的可执行文件a.out。

执行a.out:。

执行并调试ppipe程序。

七、调试及实验结果
第一次编译时有很多拼写错误，错把perror打成prerror，不确定do{}while（）语句的后面需不需要加分号，还漏掉了大括号，太粗心。

一开始错把pipe[0]和pipe[1]理解为管道1和管道2，后来经过仔细阅读实验指导，知道pipe[0]和pipe[1]指的是管道两端。

pipe系统调用的语法为: #include <unistd.h> int pipe(int pipe_id[2]); pipe建立一个无名管道，pipe_id[0]中和pipe_id[1]将放入管道两端的描述符如果pipe执行成功返回0。

. 出错返回-1.
八、源代码
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
int main(int argc,char *argv[]){
int pid1,pid2;//两个子进程的进程号
int pipe1[2];//两个无名管道标号
int pipe2[2];
int x=1,y=1;
//如果创建管道失败，程序执行失败，退出
if(pipe(pipe1)<0){
perror("pipe1 创建不成功");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if(pipe(pipe2)<0){
perror("pipe2 创建不成功");
exit(EXIT_FAILURE);
}
//创建子进程1
pid1=fork();
if(pid1<0){//如果子进程1创建失败，程序执行失败，退出
perror("process1 创建不成功");
exit(EXIT_FAILURE);
}
else if(pid1==0){//子进程1创建成功
//要在管道1 的1端进行写操作
//将管道1的0端和管道2关闭
close(pipe1[0]);
close(pipe2[0]);
close(pipe2[1]);
int fx=1;//fx的初始值
do{
if(x==1)fx=1;
else fx=fx*x;//f（x）函数
printf("child %d f(x):f(%d)=%d\n",getpid(),x++,fx);
write(pipe1[1],&fx,sizeof(int));//将fx的值取出写入管道1的1端}while(x<=9);//一直计算到x=9
close(pipe1[1]);
exit(EXIT_SUCCESS);//退出子进程1
}
else{//父进程
pid2=fork();//创建子进程2
if(pid2<0){//如果子进程2创建失败，退出
perror("process2 not create");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if(pid2==0){//成功创建子进程2
//要在管道2 的1端进行写操作
//将管道1 和管道2 的0端关闭
close(pipe1[0]);
close(pipe1[1]);
close(pipe2[0]);
int fy=1,fy1=1,fy2=1;//初始值
do{
if(y==1||y==2)fy=1;
else{
fy1=fy2;
fy2=fy;
fy=fy1+fy2;
}//f（y）函数
printf("child %d f(y):f(%d)=%d\n",getpid(),y++,fy);
write(pipe2[1],&fy,sizeof(int));//将fy的值取出放入管道2的1端}while(y<=9);//一直计算到y=9
close(pipe2[1]);
exit(EXIT_SUCCESS);//退出子进程2
}
else{//父进程
//父进程要完成对管道1的0端和管道2的0端的读操作
//关闭管道1和管道2的1端
close(pipe1[1]);
close(pipe2[1]);
int m=1,n=1;
do{
read(pipe1[0],&x,sizeof(int));
read(pipe2[0],&y,sizeof(int));
printf("parent %d f(x,y):f(%d,%d)=%d\n",getpid(),m++,n++,x+y);
}while(m<=9&&n<=9);//一直计算到x=9，y=9
close(pipe1[0]);
close(pipe2[0]);
}
return EXIT_SUCCESS;//执行成功退出
}
}。