进程的创建与并发执行-带答案版

实验二进程管理

2.1 进程的创建与并发执行

1.实验目的

(1) 加深对进程概念的理解,理解进程和程序的区别。

(2) 认识并发进程的实质。分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法。

(3) 理解系统调用和用户命令的区别。

2.实验类型：验证型

3.实验学时：2

4.实验原理和知识点

(1) 实验原理：程序的并发执行具有随机性和不可再现性。程序并发执行会导致资源共享和资源竞争，各程序向前执行的速度会受资源共享的制约。程序的动态执行过程用进程这个概念来描述。由于向前推进的速度不可预知，所以多个进程并发地重复执行，整体上得到的结果可能不同。但要注意，就其中某单个进程而言，其多次运行结果是确定的。

(2) 知识点：进程、子进程、并发执行的特性；

5.实验环境（硬件环境、软件环境）：

(1)硬件环境：Intel Pentium III 以上CPU，128MB以上存，2GB以上硬盘

(2)软件环境：linux操作系统。

6. 预备知识

(1) fork()系统调用

头文件：#include unix standard header

/*是POSIX标准定义的unix类系统定义符号常量的头文件，包含了许多UNIX系统服务的函数原型，例如read函数、write函数和getpid函数*/

函数原型：pid_t fork(void);

/*是Linux下的进程号类型，也就是Process ID _ Type 的缩写。其实是宏定义的unsigned int类型*/

函数功能：fork的功能是创建子进程。调用fork的进程称为父进程。如图2.1所示。子进程是父进程的一个拷贝，它继承了父进程的用户代码、组代码、环境变量、已打开的文件代码、工作目录及资源限制。fork语句执行后，核向父进程返回子进程的进程号，向子进程返回0。父子进程都从fork()的下一句开始并发执行。

返回值：

返回值==-1：创建失败。

返回值==0：程序在子进程中。

返回值>0：程序在父进程中。（该返回值是子进程的进程号）

编程提示：虽然子进程是父进程的一个复制品，但父子的行为是不同的。编程时要抓住核的返回值。通过返回值，可以知道是父进程还是子进程，因而可以编写不同行为的代码。

图2.1 fork()创建进程示意图

(2) wait()系统调用

头文件：#include

函数原型：pid_t wait(int *status);

函数功能：wait的功能是等待子进程结束。发出wait调用的进程只要有子进程，就会睡眠直到子进程中的一个终止为止。若没有子进程，则该调用立即返回。

函数参数：status是子进程退出时的状态信息。

返回值：成功则返回子进程号，否则返回-1。

(3) getpid()系统调用

头文件：unistd.h，在VC++6.0下可以用process.h

函数原型：pid_t getpid(void);

函数功能：wait的功能是将父进程挂起，等待子进程终止。getpid函数用来取得目前进程的进程ID，许多程序利用取到的此值来建立临时文件，以避免临时文件相同带来的问题。返回值：目前进程的进程ID。

(4) 其他系统调用

exit –终止进程

exec –执行一个应用程序

nice –改变进程的优先

7. 实验容与步骤（将所有截图换成用户名为你们自己的拼音，并回答所有的问题）（1）运行图2.1所示程序

将图2.1中的源程序保存为e201.c

在终端中编译gcc –o e201 e201.c

运行./e201

此时，程序为死循环，在该终端中无法继续输入命令执行，于是，我们可以暂时不管这一个终端，而是再新建一个终端，然后键入ps –e，列出当前所有进程

观察屏幕，是否有两个名为e201的进程。比较它们的进程号，判别哪个是父进程，哪个是子进程。

程序中的while(1);语句是为了不让程序退出来，以便于你观察进程状态。用kill命令把这两个进程终止。可见，第一个终端如下图所示，已经从死循环中解救出来了。

当然，最简单粗暴的方法不是关闭相关进程，而是直接通过ctrl+c 强制结束。

对图2.1的程序稍加改进，可看见两个进程的进程号。

(2)编写一段名为e202.c的源程序,使用系统调用fork()创建两个子进程p1和p2。p1的功能为显示字符'b'，p2的功能为显示字符'c'，父进程的功能为显示字符'a'，父进程和两个子进程并发运行。不停的运行e202，观察并记录屏幕上的显示结果。

程序设计过程：

用while语句控制fork()直到创建成功。用if语句判别是在子进程中还是在父进程中。程序运行后会创建三个进程，它们分别是子进程p1、p2、父进程。这三个进程并发运行。假定子进程有些任务要做，完成这些任务要花一定时间，因此，可以用一个延时函数简单地模拟这些任务。

//e202.c

#include

void delay(int x) /* 延时函数*/

{

int i,j;

for(i=0;i

for(j=0;j

}

int main()

{

int p1,p2;

while((p1=fork())==-1); /* 创建子进程p1 */

if(p1==0) /* 子进程p1创建成功*/

{

delay(4096); /* 子进程p1延时*/

putchar('b'); /* 子进程p1显示字符'b' */

}else{