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：#include <>
函数定义：int fork( 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（child process）。

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：#include <>
函数族：
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execle(const char *path, const char *arg, const char *envp[]);
int execv(const char *path, const char *argv[]);
int execve(const char *path, const char *argv[], const char *envp[]; int execvp(const char *file, const char *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：#include <>
exit()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：#include<sys/> 或 #include<sys/>
定义函数： pid_t waitpid(pid_t pid,int * status,int options);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。

pid>0 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*/
#include<>
#include<>
#include<>
int main()
{
pid_t pid1,pid2;
/*先创建一个子进程*/
pid1=fork();
if(pid1<0){
/*pid1没创建子进程成功*/
printf("fail to fork.\n");
exit(1);
}else if(pid1 == 0){
printf("child,pid is : %u\n",getpid()); }else
{
printf("parent,pid is :%u\n",getpid());
/*若是父进程，则再新创建其子进程*/
pid2=fork();
if(pid2<0){
printf("fail to fork.\n");
exit(1);
}else if(pid2 == 0){
printf("child,pid is : %u\n",getpid());
}else
{
printf("parent,pid is :%u\n",getpid());
}
}
return 0;
}
/*实验二程序*/
#include<>
#include<sys/>
#include<>
#include<>
int main(){
pid_t pid;
int result;
/*创建子进程*/
pid = fork();
if(pid <0)
printf("fork error");
else if (pid == 0)
{
/*若是子进程*/
printf("new program.\n");
/*替换当前的进程*/
execl("/root/","",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*/
int e=waitpid(pid,&result,0);
printf("Child process PID:%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。