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 或 #include

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

{