1、实验三 进程管理背景知识Windows 所创建的每个进程都从调用 CreateProcess() API 函数开始，该函数的任务是在对象管理器子系统内初始化进程对象。每一进程都以调用 ExitProcess() 或TerminateProcess() API 函数终止。通常应用程序的框架负责调用 ExitProcess() 函数。对于C+ 运行库来说，这一调用发生在应用程序的 main() 函数返回之后。1. 创建进程CreateProcess() 调用的核心参数是可执行文件运行时的文件名及其命令行。表 3-4 详细地列出了每个参数的类型和名称。表 3-4 CreateProcess() 函数
2、的参数参数名称 使用目的LPCTSTR lpApplivationName 全部或部分地指明包括可执行代码的 EXE 文件的文件名LPCTSTR lpCommandLine 向可执行文件发送的参数LPSECURIITY_ATTRIBUTES lpProcessAttributes返回进程句柄的安全属性。主要指明这一句柄是否应该由其他子进程所继承LPSECURIITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes 返回进程的主线程的句柄的安全属性BOOL bInheritHandle 一种标志，告诉系统允许新进程继承创建者进程的句柄DWORD dwCreationFlage 特殊的
3、创建标志 (如 CREATE_SUSPENDED) 的位标记LPVOID lpEnvironment 向新进程发送的一套环境变量；如为 null 值则发送调用者环境LPCTSTR lpCurrentDirectory 新进程的启动目录STARTUPINFO lpStartupInfo STARTUPINFO 结构，包括新进程的输入和输出配置的详情LPPROCESS_INFORMATION lpProcessInformation 调用的结果块；发送新应用程序的进程和主线程的句柄和 ID可以指定第一个参数，即应用程序的名称，其中包括相对于当前进程的当前目录的全路径或者利用搜索方法找到的路径；lp
4、CommandLine 参数允许调用者向新应用程序发送数据；接下来的三个参数与进程和它的主线程以及返回的指向该对象的句柄的安全性有关。然后是标志参数，用以在 dwCreationFlags 参数中指明系统应该给予新进程什么行为。经常使用的标志是 CREATE_SUSPNDED，告诉主线程立刻暂停。当准备好时，应该使用ResumeThread() API 来启动进程。另一个常用的标志是 CREATE_NEW_CONSOLE，告诉新进程启动自己的控制台窗口，而不是利用父窗口。这一参数还允许设置进程的优先级，用以向系统指明，相对于系统中所有其他的活动进程来说，给此进程多少 CPU 时间。接着是 Cr
5、eateProcess() 函数调用所需要的三个通常使用缺省值的参数。第一个参数是lpEnvironment 参数，指明为新进程提供的环境；第二个参数是 lpCurrentDirectory，可用于向主创进程发送与缺省目录不同的新进程使用的特殊的当前目录；第三个参数是STARTUPINFO 数据结构所必需的，用于在必要时指明新应用程序的主窗口的外观。CreateProcess() 的最后一个参数是用于新进程对象及其主线程的句柄和 ID 的返回值缓冲区。以 PROCESS_INFORMATION 结构中返回的句柄调用 CloseHandle() API 函数是重要的，因为如果不将这些句柄关闭的话
6、，有可能危及主创进程终止之前的任何未释放的资源。2. 正在运行的进程如果一个进程拥有至少一个执行线程，则为正在系统中运行的进程。通常，这种进程使用主线程来指示它的存在。当主线程结束时，调用 ExitProcess() API 函数，通知系统终止它所拥有的所有正在运行、准备运行或正在挂起的其他线程。当进程正在运行时，可以查看它的许多特性，其中少数特性也允许加以修改。首先可查看的进程特性是系统进程标识符 (PID) ，可利用 GetCurrentProcessId() API函数来查看，与 GetCurrentProcess() 相似，对该函数的调用不能失败，但返回的 PID 在整个系统中都可使用
7、。其他的可显示当前进程信息的 API 函数还有 GetStartupInfo()和GetProcessShutdownParameters() ，可给出进程存活期内的配置详情。通常，一个进程需要它的运行期环境的信息。例如 API 函数 GetModuleFileName() 和GetCommandLine() ，可以给出用在 CreateProcess() 中的参数以启动应用程序。在创建应用程序时可使用的另一个 API 函数是 IsDebuggerPresent() 。可利用 API 函数 GetGuiResources() 来查看进程的 GUI 资源。此函数既可返回指定进程中的打开的 GUI
8、 对象的数目，也可返回指定进程中打开的 USER 对象的数目。进程的其他性能信息可通过 GetProcessIoCounters()、GetProcessPriorityBoost() 、GetProcessTimes() 和 GetProcessWorkingSetSize() API 得到。以上这几个 API 函数都只需要具有PROCESS_QUERY_INFORMATION 访问权限的指向所感兴趣进程的句柄。另一个可用于进程信息查询的 API 函数是 GetProcessVersion() 。此函数只需感兴趣进程的 PID (进程标识号) 。本实验程序清单 3-6 中列出了这一 API
9、函数与 GetVersionEx() 的共同作用，可确定运行进程的系统的版本号。3. 终止进程所有进程都是以调用 ExitProcess() 或者 TerminateProcess() 函数结束的。但最好使用前者而不要使用后者，因为进程是在完成了它的所有的关闭“职责”之后以正常的终止方式来调用前者的。而外部进程通常调用后者即突然终止进程的进行，由于关闭时的途径不太正常，有可能引起错误的行为。TerminateProcess() API 函数只要打开带有 PROCESS_TERMINATE 访问权的进程对象，就可以终止进程，并向系统返回指定的代码。这是一种“野蛮”的终止进程的方式，但是有时却是需
10、要的。如果开发人员确实有机会来设计“谋杀”(终止别的进程的进程) 和“受害”进程 (被终止的进程) 时，应该创建一个进程间通讯的内核对象 如一个互斥程序这样一来，“受害”进程只在等待或周期性地测试它是否应该终止。4.进程同步Windows 2000/XP 提供的常用对象可分成三类：核心应用服务、线程同步和线程间通讯。其中，开发人员可以使用线程同步对象来协调线程和进程的工作，以使其共享信息并执行任务。此类对象包括互锁数据、临界段、事件、互斥体和信号等。多线程编程中关键的一步是保护所有的共享资源，工具主要有互锁函数、临界段和互斥体等；另一个实质性部分是协调线程使其完成应用程序的任务，为此，可利用内
11、核中的事件对象和信号。在进程内或进程间实现线程同步的最方便的方法是使用事件对象，这一组内核对象允许一个线程对其受信状态进行直接控制 (见表 2-1) 。而互斥体则是另一个可命名且安全的内核对象，其主要目的是引导对共享资源的访问。拥有单一访问资源的线程创建互斥体，所有想要访问该资源的线程应该在实际执行操作之前获得互斥体，而在访问结束时立即释放互斥体，以允许下一个等待线程获得互斥体，然后接着进行下去。与事件对象类似，互斥体容易创建、打开、使用并清除。利用 CreateMutex() API 可创建互斥体，创建时还可以指定一个初始的拥有权标志，通过使用这个标志，只有当线程完成了资源的所有的初始化工作
12、时，才允许创建线程释放互斥体。表 2-1 用于管理事件对象的 APIAPI名称 描述CreateEvent() 在内核中创建一个新的事件对象。此函数允许有安全性设置、手工还是自动重置的标志以及初始时已接受还是未接受信号状态的标志OpenEvent() 创建对已经存在的事件对象的引用。此 API 函数需要名称、继承标志和所需的访问级别SetEvent() 将手工重置事件转化为已接受信号状态ResetEvent() 将手工重置事件转化为非接受信号状态PulseEvent() 将自动重置事件对象转化为已接受信号状态。当系统释放所有的等待它的线程时此种转化立即发生为了获得互斥体，首先，想要访问调用的线
13、程可使用 OpenMutex() API 来获得指向对象的句柄；然后，线程将这个句柄提供给一个等待函数。当内核将互斥体对象发送给等待线程时，就表明该线程获得了互斥体的拥有权。当线程获得拥有权时，线程控制了对共享资源的访问必须设法尽快地放弃互斥体。放弃共享资源时需要在该对象上调用ReleaseMute() API。然后系统负责将互斥体拥有权传递给下一个等待着的线程 (由到达时间决定顺序) 。1、实验目的1) 通过创建进程、观察正在运行的进程和终止进程的程序设计和调试操作，进一步熟悉操作系统的进程概念，理解 Windows 进程的“一生” 。2) 通过阅读和分析实验程序，学习创建进程、观察进程、终
14、止进程以及父子进程同步的基本程序设计方法。2、实验内容和步骤（1）. 创建进程本实验显示了创建子进程的基本框架。该程序只是再一次地启动自身，显示它的系统进程 ID 和它在进程列表中的位置。步骤 1：创建一个“Win32 Consol Application”工程，然后拷贝清单 2-1 中的程序，编译成可执行文件。步骤 2：在“命令提示符”窗口运行步骤 1 中生成的可执行文件。运行结果：范例：E:课程os 课os 实验程序os11debugos21 (假设编译生成的可执行文件是 os21.exe)_E:qwdebugw.exe_按下 ctrl+alt+del，调用 windows 的任务管理器，
15、记录进程相关的行为属性：_ 步骤 3：在“命令提示符”窗口加入参数重新运行生成的可执行文件。运行结果：范例：E:课程os 课os 实验程序os11debugos21 3(假设编译生成的可执行文件是 os21.exe)_ _按下 ctrl+alt+del，调用 windows 的任务管理器，记录进程相关的行为属性：_ _步骤 4：修改清单 2-1 中的程序，将 nClone 的定义和初始化方法按程序注释中的修改方法进行修改，编译成可执行文件（执行前请先保存已经完成的工作） 。再按步骤 2 中的方式运行，看看结果会有什么不一样。运行结果：_第一次修改_第二次修改_从中你可以得出什么结论：nClon
16、e 的作用：_设置进程的起始 ID 号。_ 变量的定义和初始化方法（位置）对程序的执行结果有影响吗？为什么？_答：有影响。因为变量的定义和初始化的不同可能导致进程的克隆的次数及克隆进程的 ID 号不同。（2）. 父子进程的简单通信及终止进程步骤 1：创建一个“Win32 Consol Application”工程，然后拷贝清单 2-2 中的程序，编译成可执行文件。步骤 2：在 VC 的工具栏单击“Execute Program”(执行程序) 按钮，或者按 Ctrl + F5键，或者在“命令提示符”窗口运行步骤 1 中生成的可执行文件。运行结果：范例：E:课程os 课os 实验程序os11deb
17、ugos22 (假设编译生成的可执行文件是 os22.exe)_步骤 3：按源程序中注释中的提示，修改源程序 2-2，编译执行（执行前请先保存已经完成的工作） 。运行结果： _答：_直接死机_在程序中加入跟踪语句，或调试运行程序，同时参考 MSDN 中的帮助文件CreateProcess()的使用方法，理解父子进程如何传递参数。给出程序执行过程的大概描述：_ BOOL CreateProcess(LPCTSTR lpApplicationName,；/ pointer to name of executable moduleLPTSTR lpCommandLine, / pointer to
18、command line stringLPSECURITY_ATTRIBUTES lpProcessAttributes, / process security attributesLPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, / thread security attributesBOOL bInheritHandles, / handle inheritance flagDWORD dwCreationFlags, / creation flagsLPVOID lpEnvironment, / pointer to new environment bl
19、ockLPCTSTR lpCurrentDirectory, / pointer to current directory nameLPSTARTUPINFO lpStartupInfo, / pointer to STARTUPINFOLPPROCESS_INFORMATION lpProcessInformation /pointer to PROCESS_INFORMATION);_步骤 4：填空 CreateProcess() 函数有_6_ 个核心参数？本实验程序中设置的各个参数的值是：a.szFilename,产生的应用程序的名称 (本 EXE 文件).；b. szCmdLine,告
20、诉我们这是一个子进程的标志；c. FALSE,不继承句柄；d.CREATE_NEW_CONSOLE,创建新窗口；e.GetModuleFileName(NULL, szFilename, MAX_PATH) ;/ 格式化用于子进程的命令行并通知其 EXE 文件名和克隆 IDTCHAR szCmdLineMAX_PATH;sprintf(szCmdLine,“%s“ %d“,szFilename,nCloneID);/ 用于子进程的 STARTUPINFO 结构STARTUPINFO si;ZeroMemory(si.cb = sizeof(si) ; / 必须是本结构的大小/ 返回的用于子进程
21、的进程信息PROCESS_INFORMATION pi;/ 利用同样的可执行文件和命令行创建进程，并赋于其子进程的性质BOOL bCreateOK=:CreateProcess(szFilename, / 产生这个 EXE 的应用程序的名称szCmdLine, / 告诉其行为像一个子进程的标志NULL, / 缺省的进程安全性NULL, / 缺省的线程安全性FALSE, / 不继承句柄CREATE_NEW_CONSOLE, / 使用新的控制台NULL, / 新的环境NULL, / 当前目录/ 返回的进程信息/ 对子进程释放引用if (bCreateOK)CloseHandle(pi.hProce
22、ss) ;CloseHandle(pi.hThread) ;int main(int argc, char* argv )/ 确定派生出几个进程，及派生进程在进程列表中的位置int nClone=0;/修改语句：int nClone;/第一次修改：nClone=0;if (argc 1)/ 从第二个参数中提取克隆 ID: sscanf(argv1 , “%d“ , /第二次修改：nClone=0;/ 显示进程位置std : cout # include # include static LPCTSTR g_szMutexName = “w2kdg.ProcTerm.mutex.Suicide“
23、 ;/ 创建当前进程的克隆进程的简单方法void StartClone()/ 提取当前可执行文件的文件名TCHAR szFilenameMAX_PATH ;GetModuleFileName(NULL, szFilename, MAX_PATH) ;/ 格式化用于子进程的命令行，字符串“child”将作为形参传递给子进程的 main 函数TCHAR szCmdLineMAX_PATH ;/实验 2-2 步骤 3：将下句中的字符串 child 改为别的字符串，重新编译执行，执行前请先保存已经完成的工作sprintf(szCmdLine, “%s“child“ , szFilename) ;/ 子
24、进程的启动信息结构STARTUPINFO si;ZeroMemory(si.cb = sizeof(si) ; / 应当是此结构的大小/ 返回的用于子进程的进程信息PROCESS_INFORMATION pi;/ 用同样的可执行文件名和命令行创建进程，并指明它是一个子进程BOOL bCreateOK=CreateProcess(szFilename, / 产生的应用程序的名称 (本 EXE 文件)szCmdLine, / 告诉我们这是一个子进程的标志NULL, / 用于进程的缺省的安全性NULL, / 用于线程的缺省安全性FALSE, / 不继承句柄CREATE_NEW_CONSOLE, /创建新窗口NULL, / 新环境NULL, / 当前目录/ 返回的进程信息/ 释放指向子进程的引用if (bCreateOK)CloseHandle(pi.hProcess) ;CloseHandle(pi.hThread) ;void Parent()/ 创建“自杀”互斥程序体HANDLE hMutexSuicide=CreateMutex(NULL, / 缺省的安全性TRUE, / 最初拥有的g_szMutexName) ; / 互斥体名称if (hMutexSuicide != NULL)/ 创建子进程std : cout 1 elseParent() ;return 0;
