lab5 Linux進程及并發(fā)程序設計 2

1、華南師范大學實驗報告學生姓名 學 號 專 業(yè) 多媒體與網(wǎng)絡技術(shù) 年級、班級 12級多媒體2班 課程名稱 操作系統(tǒng)原理 實驗項目 實驗5 Linux進程及并發(fā)程序設計 實驗類型 驗證 設計 R 綜合 實驗時間 2014 年 4月22日實驗指導老師 實驗評分 實驗5 Linux進程及并發(fā)程序設計 一實驗目的：掌握Linux環(huán)境下的進程并發(fā)程序及管道應用程序的編寫要點。二實驗內(nèi)容：1 編寫一個并發(fā)程序，父進程打印“The Parent is running”，子進程打印“The Child is running”。2 編寫一個并發(fā)程序，父進程打印“The Parent is running”，子進程

2、打印“The Child is running”，并保證子進程輸出在前，父進程輸出在后。3 編寫一個管道應用程序，父進程通過管道提供字符串“put the string into the pipe.”給子進程，子進程通過管道接收這條信息，然后打印輸出。4 調(diào)試并運行3.10的并發(fā)程序設計實例，顯示結(jié)果是什么，并分析之。5 提高題：編寫一個管道應用程序，使父進程接受用戶從鍵盤輸入的數(shù)據(jù)信息并通過管道傳送給子進程，子進程打印輸出通過管道接收到的數(shù)據(jù)信息。3 實驗過程步驟與結(jié)果： （一）編寫一個并發(fā)程序1. 根據(jù)要求編寫程序：#include<stdio.h>main( ) int p;

3、 /存放子進程pid號while( ( p=fork( ) ) =-1); /創(chuàng)建子進程直到成功為止if (p = 0) /返回值=0表示子進程返回 printf("The Child is runningn");else /返回值>0表示父進程返回 printf("The Parent is runningn");2.存放在Linux中的bingfa.c文檔中：3.使用gcc命令對bingfa.c進行編譯：4.多次使用./a.out執(zhí)行該命令，查看結(jié)果：輸出：The Parent is runningThe Child is running或者T

4、he Child is runningThe Parent is running5. 運行結(jié)果分析：通過實驗結(jié)果可看出，這是一個并發(fā)程序，子進程和父進程在不同的情況下先后出現(xiàn)的順序可能不同，具有隨機性。（2） 編寫一個并發(fā)程序（子先父后）1. 根據(jù)要求編寫程序：#include<stdio.h>#include <stdlibh>main( ) int p; /存放子進程pid號while( ( p=fork( ) ) =-1); /創(chuàng)建子進程直到成功為止if (p = 0) /返回值=0表示子進程返回 printf("The Child is running

5、n"); exit(0); / 在子進程結(jié)束時調(diào)用exit（0），使子進程自我終止，并發(fā)終止信號給其父進程；else /返回值>0表示父進程返回 wait(0); /父進程等待子進程終止，再執(zhí)行下方程序 printf("The Parent is runningn"); 2. 存放在Linux中的Childfirst.c文檔中：3. 使用gcc命令對Childfirst.c進行編譯：4.多次使用./a.out執(zhí)行該命令，查看結(jié)果：輸出：The Child is runningThe Parent is running5. 運行結(jié)果分析：從運行結(jié)果可看出此程序

6、實現(xiàn)了父等子的功能，始終是子進程先執(zhí)行。從代碼上看，是用wait(0)和exit(0)實現(xiàn)的，在子進程（p=0）運行后使用exit(0)終止進程，在父進程（p>0）內(nèi)容程序執(zhí)行前加上wait(0)，使父進程接收到子進程結(jié)束的信號后才執(zhí)行內(nèi)容程序，從而實現(xiàn)了后執(zhí)行父進程的效果。（3） 編寫一個管道應用程序（父提供給子字符串）1. 根據(jù)要求編寫程序：#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h> /printf函數(shù)的頭文件#include<stdlib.h> /exit函數(shù)

7、的頭文件#define LINESIZE 1024int main(void) int n, fd2; pid_t pid; char lineLINESIZE; if(pipe(fd)<0) /調(diào)用pipe()函數(shù)建立管道； printf("pipe error"); /建立不成功則返回“pipe error"，并退出； exit(1); if(pid=fork()<0) /創(chuàng)建進程，創(chuàng)建不成功則返回"fork error"并退出 printf("fork error"); exit(1); else if(p

8、id>0) /父進程的fork()返回 close(fd0); /關(guān)閉管道讀指針； printf("I'm fathern"); /聲明它是父進程 write(fd1, "put the string into the pipe.n",29);/將"put the string into the pipe.n"寫入管道 close(fd1); /關(guān)閉管道寫指針； else /父進程的fork()返回 close(fd1); /關(guān)閉管道寫指針； printf("I'm sonn"); /聲明它是

9、子進程 n=read(fd0,line, LINESIZE);/讀取輸入的信息，存放到字符串line中 printf("string: %sn", line); /輸出”string:“和輸入的信息 close(fd0); /關(guān)閉管道讀指針； exit(0); /退出程序；2. 存放在Linux中的father_to_son.c文檔中：3. 使用gcc命令對father_to_son.c進行編譯：4. 使用./a.out執(zhí)行該命令，查看結(jié)果：輸出：I'm fatherI'm sonstring:put the string into the pipe.5.運

10、行結(jié)果及程序思路分析：通過pipe（）函數(shù)建立管道；用close(fd0)關(guān)閉父進程管道讀指針，利用write(fd1, "字符串內(nèi)容",字符串長度);寫入字符串，最后關(guān)閉管道寫指針；用close(fd1)關(guān)閉子進程管道寫指針，利用read(fd0, "字符串內(nèi)容",字符串長度);讀取管道中字符串，最后關(guān)閉管道讀指針；實現(xiàn)父進程向子進程傳遞字符串的功能；(四）調(diào)試運行3.10并發(fā)程序并進行分析1.程序源代碼如下：【father1.c】：【child1.c】：【pipeline.c】：2.執(zhí)行程序：輸入： cc -o child1 child1.c cc

11、-o father1 father1.ccc pipeline.c./a.out 輸出：_Parent is using pipe write.child,child.3. 代碼與運行結(jié)果分析：【father1.c】：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>main()static char string="Parent is using pipe write."int len;len=sizeof(string);write(1,string,len); /將"Parent is using pipe wri

12、te."寫入字符串len中printf("parent,parent, parentnnn"); /輸出顯示是parent進程在執(zhí)行exit(0);【child1.c】：#include<stdio.h>main()char output30;read(0,output,30); /讀output中的內(nèi)容printf("_%sn child,child.n",output);/輸出output中的內(nèi)容加上child，child聲明是子進程return(0);【pipeline.c】：#include<stdio.h>#i

13、nclude<stdlib.h>#include<unistd.h>#define STD_INPUT 0 /定義標準輸入設備描述符#define STD_OUTPUT 1 /定義標準輸出設備描述符int fd2;main() static char process1="father1",process2="child1" pipe(fd); /定義管道，返回文件描述符fd0,fd1 pipeline(process1,process2); /調(diào)用自定義函數(shù)pipeline(); exit(1); /程序結(jié)束pipeline(pr

14、ocess1,process2)char *process1,*process2; int i; while(i=fork()=-1); /創(chuàng)建進程，創(chuàng)建失敗則反復創(chuàng)建，直到創(chuàng)建成功 if(i) /父進程的fork()返回 close(fd0); /關(guān)閉管道讀端 close(STD_OUTPUT); /關(guān)閉標準輸出描述符1(原來是寫到顯示器的指針） dup(fd1); /指定標準輸出描述符1為管道寫指針，語句后調(diào)用printf函數(shù)，那么內(nèi)容并不會輸出到顯示器，而是寫入了管道中。 close(fd1); /關(guān)閉原始管道寫指針 execl(process1,process1,0); /用程序fat

15、her1覆蓋當前程序 printf("father failed.n");/execl()執(zhí)行失敗時才執(zhí)行這一行 else close(fd1); /關(guān)閉管道寫端 close(STD_INPUT); /關(guān)閉標準輸出描述符0 dup(fd0); /指定標準輸入描述符0為管道讀指針， 語句后調(diào)用scanf函數(shù)，那么不會從鍵盤讀取內(nèi)容，而是從管道中讀取。 close(fd0); /關(guān)閉原始管道讀指針 execl(process2,process2,0); /用程序child1覆蓋當前程序 printf("child failed.n");/execl()執(zhí)行失

16、敗時才執(zhí)行這一行 exit(2); /程序結(jié)束4. 運行結(jié)果分析：輸出結(jié)果為：_Parent is using pipe write.child,child. Pipeline.c中調(diào)用了dup(fd1); 指定標準輸出描述符1為管道寫指針，語句后調(diào)用printf函數(shù)，那么內(nèi)容并不會輸出到顯示器，而是寫入了管道中。而從結(jié)果可看出，父進程通過管道傳給了子進程“Parent is using pipe write.”（從而才會前面有_，后面有child,child)，同時pipeline.c中使用execl(process1,process1,0); 用父進程覆蓋原進程，如果沒有發(fā)揮dup(fd1

17、)的作用（將printf中的內(nèi)容“parent,parent,parent”寫入管道中），也應在界面中打印出來。所以我進行了以下幾個測試：（1） 測試printf是否因write而沒有輸入到管道中（注釋掉write行）輸出了：_parent,parent,parent(3行）child,child出現(xiàn)了“_”和“child,child”，說明dup(fd1)的作用實現(xiàn)了，prinf的內(nèi)容的確輸入到管道中。說明是write導致的。（2） 測試是否由于write和printf的順序?qū)е聼o法寫入（調(diào)換位置）仍然無法輸出，說明不是順序問題；（3） 測試是否發(fā)送接收字符串的問題（是否結(jié)束符0的問題）修改

18、發(fā)送字符串長度：后面出現(xiàn)的pa說明的確是字符串長度的問題；接下來修改接收字符串長度：成功實現(xiàn)prinf內(nèi)容輸入管道并從子進程同時讀取出用write和prinf寫入的內(nèi)容。分析字符串長度為何會導致這種問題：通過上網(wǎng)了解到，用sizeof計算變量的空間大小時,它會把數(shù)組末尾的0符號也計算進去,在你往管道內(nèi)輸入后,讀取時遇見'0'符號就會認為字符串結(jié)束，就不再讀取prinf中的內(nèi)容，而prinf中的內(nèi)容，不管與write命令的順序如何，都只會把內(nèi)容輸入到管道中write的部分。從而，整個程序利用execl();實現(xiàn)father1和child1在同一程序中實現(xiàn)，father1通過管道通

19、信傳給了child1字符串；同時利用close(fd)的方式實現(xiàn)進程的互斥。使用dup(fd)實現(xiàn)將外部輸入輸出設備的信息置于管道中，進行讀取。(五）編寫一個管道應用程序（父接收鍵盤輸入傳給子進程）1.根據(jù)要求編寫程序：#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <signal.h>#include <stdarg.h>#include<stdlib.h>#define LINESIZE 1024int main(void) int

20、 n, fd2; pid_t pid; char lineLINESIZE; fgets(line, sizeof(line), stdin); /獲得鍵盤輸入，存放在字符串line中 if(pipe(fd)<0) /調(diào)用pipe()函數(shù)建立管道； printf("pipe error"); /建立不成功則返回“pipe error"，并退出； exit(1); if(pid=fork()<0) /創(chuàng)建進程，創(chuàng)建不成功則返回"fork error"并退出 printf("fork error"); exit(1)

21、; else if(pid>0) close(fd0); /關(guān)閉管道讀指針 printf("I'm fathern"); /聲明它是父進程 write(fd1, line,sizeof(line); /將line中的內(nèi)容（即鍵盤輸入）寫入管道中 close(fd1); /關(guān)閉管道寫指針 else /子進程的fork()返回 close(fd1); /關(guān)閉管道寫指針； printf("I'm sonn"); /聲明它是子進程 n=read(fd0,line, LINESIZE);/讀取輸入的信息，存放到字符串line中 printf("string: %sn", line); /輸出”string:“和輸入的信息 close(fd0); /關(guān)閉管道讀指針 exit(0); /退出程序；2.存放在Linu