1、华 南 师 范 大 学 实 验 报 告学生姓名学号专业多媒体与网络技术年级、班级12 级多媒体 2 班课程名称操作系统原理实验项目实验 5 Linux 进程及并发程序 设计 实验类型验证设计综合实验时间2014年4 月 22 日实验指导老师实验评分实验 5 Linux 进程及并发程序设计 一实验目的：掌握 Linux 环境下的进 程并发程序及管道应 用程序的编写要点。二实验内容：1 编写一个并发程序，父进程打印“The Parent is running”，子进程打印“The Child is running”。2 编写一个并发程序，父进程打印“The Parent is running”，子
2、进程打印“The Child is running”，并保证子进程输出在前，父 进程输 出在后。3 编写一个管道应用程序，父进程通过管道提供字符串“put the string into the pipe.”给子进程，子进程通过管道接收这条信息，然后打印输出。4 调试并运行 3.10 的并发程序设计实例，显示结果是什么，并分析之。5 提高题：编写一个管道应用程序，使父进程接受用户从键盘输入的数据信息并通过管道传送给子进程，子进程打印输出通过管道接收到的数据信息。3（实验过程步骤与结果：（一）编写一个并发程序1.根据要求编写程序：#includemain( ) int p; /存放子进程 pid
3、 号while( ( p=fork( ) ) =-1); /创建子进程直到成功为止if (p = 0) /返回值=0 表示子进程返回 printf(“The Child is runningn“);else /返回值0 表示父进程返回 printf(“The Parent is runningn“);2.存放在 Linux 中的 bingfa.c 文档中：3.使用 gcc 命令对 bingfa.c 进行编译：4.多次使用./a.out 执行该命令，查看结果：输 出：The Parent is runningThe Child is running或者The Child is runningTh
4、e Parent is running5.运行结果分析：通过实验结果可看出，这是一个并发程序，子进程和父进程在不同的情况下先后出现的顺序可能不同，具有随机性。（2（编写一个并发程序（子先父后）1.根据要求编写程序：#include#include main( ) int p; /存放子进程 pid 号while( ( p=fork( ) ) =-1); /创建子进程直到成功为止if (p = 0) /返回值=0 表示子进程返回 printf(“The Child is runningn“);exit(0); / 在子进程结束时调用 exit（0），使子 进程自我终止，并发终止信号给其父进程；e
5、lse /返回值0 表示父进程返回 wait(0); /父进程等待子进程终止，再执行下方程序printf(“The Parent is runningn“); 2.存放在 Linux 中的 Childfirst.c 文档中：3.使用 gcc 命令对 Childfirst.c 进行编译：4.多次使用./a.out 执行该命令，查看结果：输 出：The Child is runningThe Parent is running5.运行结果分析：从运行结果可看出此程序实现了父等子的功能，始终是子进程先执行。从代码上看，是用 wait(0)和 exit(0)实现的，在子 进程（p=0）运行后使用 ex
6、it(0)终止进程，在父进程（p0）内容程序执行前加上 wait(0)，使父进程接收到子进程结束的信号后才执行内容程序，从而实现了后执行父进程的效果。（3（编写一个管道 应用程序（父提供 给子字符串）1.根据要求编写程序：#include #include #include /printf 函数的头文件#include /exit 函数的头文件#define LINESIZE 1024int main(void)int n, fd2;pid_t pid;char lineLINESIZE;if(pipe(fd)0) /父进程的 fork()返回close(fd0); /关闭管道读指针；prin
7、tf(“Im fathern“); /声明它是父进程write(fd1, “put the string into the pipe.n“,29);/将“put the string into the pipe.n“写入管道close(fd1); /关闭管道写指针；else /父进程的 fork()返回 close(fd1); /关闭管道写指针；printf(“Im sonn“); /声明它是子进程n=read(fd0,line, LINESIZE);/读取输入的信息，存放到字符串 line 中printf(“string: %sn“, line); /输出”string:“和输入的信息clo
8、se(fd0); /关闭管道读指针；exit(0); /退出程序；2.存放在 Linux 中的 father_to_son.c 文档中：3.使用 gcc 命令对 father_to_son.c 进行编译：4.使用./a.out 执行该命令，查看结果：输 出：Im fatherIm sonstring:put the string into the pipe.5.运行结果及程序思路分析：通过 pipe（）函数建立管道；用 close(fd0)关闭父进程管道读指针，利用write(fd1, “字符串内容“,字符串长度);写入字符串，最后关闭管道写指针；用 close(fd1)关闭子进程管道写指针，
9、利用 read(fd0, “字符串内容“, 字符串长度);读取管道中字符串，最后关闭管道读指针；实现父进程向子进程传递字符串的功能；(四）调试运行 3.10 并发程序并 进行分析1.程序源代码如下：【father1.c】：【child1.c】：【pipeline.c】：2.执行程序：输 入： cc -o child1 child1.c cc -o father1 father1.ccc pipeline.c./a.out 输 出：_Parent is using pipe write.child,child.3.代码与运行结果分析：【father1.c】：#include#includemai
10、n()static char string=“Parent is using pipe write.“;int len;len=sizeof(string);write(1,string,len); /将“Parent is using pipe write.“写入字符串 len 中printf(“parent,parent, parentnnn“);/输出显示是 parent 进程在执行exit(0);【child1.c】：#includemain()char output30;read(0,output,30); /读 output 中的内容printf(“_%sn child,child
11、.n“,output);/输出 output 中的内容加上 child，child 声明是子进程return(0);【pipeline.c】：#include#include#include#define STD_INPUT 0 /定义标准输入设备描述符#define STD_OUTPUT 1 /定义标准输出设备描述符int fd2;main()static char process1=“father1“,process2=“child1“;pipe(fd); /定义管道，返回文件描述符 fd0,fd1pipeline(process1,process2); /调用自定义函数 pipeline
12、();exit(1); /程序结束pipeline(process1,process2)char *process1,*process2;int i;while(i=fork()=-1); /创建进程，创建失败则反复创建，直到 创建成功if(i) /父进程的 fork()返回close(fd0); /关闭管道读端close(STD_OUTPUT); /关闭标准输出描述符 1(原来是写到显示器的指针）dup(fd1); /指定标准输出描述符 1 为管道写指针，语句后调用 printf 函数，那么内容并不会输出到显示器，而是写入了管道中。close(fd1); /关闭原始管道写指针execl(pr
13、ocess1,process1,0); /用程序 father1 覆盖当前程序printf(“father failed.n“);/execl()执行失败时才执行这一行elseclose(fd1); /关闭管道写端close(STD_INPUT); /关闭标准输出描述符 0dup(fd0); /指定标准输入描述符 0 为管道读指针， 语句后调用 scanf 函数，那么不会从键盘读取内容，而是从管道中读取。close(fd0); /关闭原始管道读指针execl(process2,process2,0); /用程序 child1 覆盖当前程序printf(“child failed.n“);/ex
14、ecl()执行失败时才执行这一行exit(2); /程序结束4.运行结果分析：输出结果为：_Parent is using pipe write.child,child.Pipeline.c 中调用了 dup(fd1); 指定标准输出描述符 1 为管道写指针，语句后调用 printf 函数，那么内容并不会输出到显示器，而是写入了管道中。而从结果可看出，父进程通过管道传给了子进程“Parent is using pipe write.”（从而才会前面有_，后面有 child,child)，同时 pipeline.c 中使用execl(process1,process1,0); 用父进程覆盖原进程
15、，如果没有发挥dup(fd1)的作用（将 printf 中的内容“ parent,parent,parent”写入管道中），也应在界面中打印出来。所以我进行了以下几个测试：（1（测试 printf 是否因 write 而没有输入到管道中（注释掉 write 行）输出了：_parent,parent,parent(3 行） child,child出现了“_”和“child,child ”，说明 dup(fd1)的作用实现了，prinf 的内容的确输入到管道中。说明是 write 导致的。（2（测试是否由于 write 和 printf 的顺序导致无法写入（调换位置）仍然无法输出，说明不是顺序问题
16、；（3（测试是否发送接收字符串的问题（是否结束符0 的问题）修改发送字符串长度：后面出现的 pa 说明的确是字符串 长度的问题；接下来修改接收字符串长度：成功实现 prinf 内容输入管道并从子进程同时读取出用 write 和prinf 写入的内容。分析字符串长度为何会导致这种问题：通过上网了解到，用 sizeof 计算变量的空间大小时,它会把数组末尾的0 符号也计算进去,在你往管道内输入后,读取时遇见0符号就会认为字符串结束，就不再读取 prinf 中的内容，而 prinf 中的内容，不管与 write 命令的顺序如何，都只会把内容 输入到管道中 write 的部分。从而，整个程序利用 ex
17、ecl();实现 father1 和 child1 在同一程序中实现，father1 通过管道通信传给了 child1 字符串；同时利用 close(fd)的方式实现进程的互斥。使用 dup(fd)实现将外部 输入输出设备的信息置于管道中，进行读取。(五）编写一个管道应用程序（父接收键盘输 入传给子进程）1.根据要求编写程序：#include #include #include #include #include #include#define LINESIZE 1024int main(void)int n, fd2;pid_t pid;char lineLINESIZE;fgets(lin
18、e, sizeof(line), stdin); /获得键盘输 入，存放在字符串 line 中if(pipe(fd)0) close(fd0); /关闭管道读指针printf(“Im fathern“); /声明它是父进程write(fd1, line,sizeof(line); /将 line 中的内容（即键盘输入）写入管道中close(fd1); /关闭管道写指针else /子进程的 fork()返回 close(fd1); /关闭管道写指针；printf(“Im sonn“); /声明它是子进程n=read(fd0,line, LINESIZE);/读取输入的信息，存放到字符串 line
19、 中printf(“string: %sn“, line); /输出”string:“和输入的信息close(fd0); /关闭管道读指针exit(0); /退出程序；2.存放在 Linux 中的 key_father.c 文档中：3.使用 gcc 命令对 key_father.c 进行编译：4.使用./a.out 执行该命令，查看结果：输 入： Im Yidan!yeyeye输 出：Im fatherIm sonstring:Im Yidan!Yeyeye输 入： yes!输 出：Im fatherIm sonstring:yes!5.运行结果分析：通过 fgets(字符数组名, 字符数字长
20、度, stdin)获取 键盘输入; 通过 pipe（）函数建立管道；用 close(fd0)关闭父进程管道读指针，利用 write(fd1, 要写入的字符串,字符串长度);写入字符串，最后关闭管道写指针；用close(fd1)关闭子进程管道写指针，利用 read(fd0, 要写入的字符串字符串长度);读取管道中字符串，最后关闭管道读指针；实现父进程向子进程传递字符串的功能；与实验三直接在代码中加入字符串的区别在于用 fgets(字符数组名, 字符数字长度, stdin)获取键盘输入，并将其存放在该字符数组中，在进行传递字符时，直接使用字符数组名进行传递。4（实验总结与反思通过这次实验了解到 wait();exit();fget(;stdin);pipe(fd2);close(fd0);dup(files);等句子在进程间通信的使用，知道通信间的一些逻辑关系，学会如何改变父子进程执行顺序的先后、如何实现父子进程间信息的传递，受益匪浅。关于每个程序的分析已附在每个程序代码注释和运行结果分析。同时，实验过程多与别人讨论，多输入不同的数据，稍微改动程序进行尝试，都会使自己从更多的角度来看待问题，解决问题，
