实验四进程的管道通信

实验四进程的管道通信

实验四：进程的管道通信

1.实验目的

1)加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。

2)学习进程创建的过程，进一步认识进程并发执行的实质。

3)分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法。

4)学习解决进程同步的方法。

5)掌握Linux系统中进程间通过管道通信的具体实现。

2.实验内容

使用系统调用pipe()建立一条管道，系统调用fork()分别创建两个子进程，它们分别向管道写一句话，如：

Child process1 is sending a message!

Child process2 is sending a message!

父进程分别从管道读出来自两个子进程的信息，显示在屏幕上。

3.实验要求

这是一个设计型实验，要求自行、独立编制程序。

两个子进程要并发执行。

实现管道的互斥使用。当一个子进程正在对管道进行写操作时，另一个欲写入管道的子进程必须等待。

使用系统调用lockf(fd[1],1,0)实现对管道的加锁操作，用lockf(fd[1],0,0)解除对管道的锁定。

实现父子进程的同步，当父进程试图从一空管道中读取数据时，便进入等待状态，直到子进程将数据写入管道返回后，才将其唤醒。

fork() 用于创一个子进程。格式：int fork();返回值：在子进程中返回0；在父进程中返回所创建的子进程的ID值；当返回-1时，创建失败。

wait() 常用来控制父进程与子进程的同步。在父进程中调用wait()，则父进程被阻塞，进入等待队列，等待子进程结束。当子进程结束时，父进程从wait()返回继续执行原来的程序。返回值：大于0时，为子进程的ID值；等于-1时，调用失败。

exit() 是进程结束时最常调用的。格式：void exit( int status); 其中，status为进程结束状态。

pipe() 用于创建一个管道格式：pipe(int fd);其中fd是一个由两个数组元素fd[0]和fd[1]组成的整型数组，fd[0]是管道的读端口，用于从管道读出数据,fd[1]是管道的写端口，用于向管道写入数据。返回值：0 调用成功；-1 调用失败。

sleep() 使调用进程睡眠若干时间，之后唤醒。格式：sleep(int t);其中t为睡眠时间。

lockf() 用于对互斥资源加锁和解锁。在本实验中该调用的格式为：

lockf(fd[1],1,0)；/* 表示对管道的写入端口加锁。

lockf(fd[1],0,0)；/* 表示对管道的写入端口解锁。

write(fd[1],String,Length) 将字符串String的内容写入管道的写入口。

read(fd[0],String,Length) 从管道的读入口读出信息放入字符串String 中。

4.程序流程图

注：由于操作系统进程调度算法的缘故，各

子进程被操作系统调用执行的先后顺序并不一

定是按照创建顺序，因此如果直接创建子进程向

管道内写数据并通过主进程读出打印到屏幕的

话，可能输出顺序不是1,2,3。

为了解决此问题，在子进程向管道内写数据

前，先令其睡眠一段时间，sleep(ni), 其中ni

随着i的增大而增大，这样可以保证管道中数据

的写入顺序一定是先创建的进程先写入，保证最

后打印输出的顺序是1,2,3。

主流程图：

开始

创建子进程1,2,3pid1,pid2,pid3

子进程1？

结束

子进程2？

子进程3？

主进程从pipe 中读出数据并输出

子进程1正在

运行

子进程2正在

运行

子进程3正在

运行Y

N

Y

N

Y

N

子进程的操作流程图：

开始

Sleep(ni)

将pipe写入口加锁

将child process n

is sending

message写入管

道

Sleep()

将管道写入口解锁

结束

5.数据结构及说明

本程序没有什么特别的数据结构。

int pid1,pid2,pid3;//子进程号

int fd[2];//管道端口，fd[0]是读端口，fd[1]是写端口

char inpipe[100];//读入缓冲，存储从管

道中读入的数据

char outpipe[100];//输出缓冲，存储准备向管道输出的数据

6.源程序。

#include

#include

#include

#include

#include

#include

using namespace std;

int pid1,pid2,pid3;

void process(){

int fd[2];

char inpipe[100];

char outpipe[100];

pipe(fd);

pid1=fork();//Create child process1

if(pid1==-1){//create failed