#### 一、实验目的（1）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。（2）进一步认识并发执行的实质。（3）分析进程竞争资源现象，学习解决进程互斥的方法。（4）了解Linux系统中进程通信的基本原理。二、实验内容1 1. 问题描述进程的创建编写一段源程序，使系统调用fork()创建两个子进程，当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”;子进程分别显示字符“b”和字符“c”。试观察纪录屏幕上的显示结果，并分析原因。 2. 数据结构及算法设计使用int类型的变量p1，p2存储子进程的进程号。使用fork()函数创建子进程。 3. 程序实现 #include #include int main() { int p1,p2; if(p1=fork()) /*子进程创建成功*/ { printf("%c\n",'b'); } else { if(p2=fork()) /*子进程创建成功*/ { printf("%c\n",'c'); } else { printf("%c\n",'a'); } /*父进程执行*/ } return 0; } 4. 测试分析：主进程运行至if(p1=fork()) ，创建进程p1，由于fork函数返回值为p1的pid，所以主程序将执行if语句块，由于创建进程p1的时间要大于输出字符的时间，所以主进程输出b。进程p1执行到if(p2=fork()),进程p1创建进程p2，由于fork函数返回值为p1的pid，所以p1将执行if语句块，输出c，p2则输出a。三、实验内容2 1. 问题描述进程的控制修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，在观察程序执行时屏幕出现的现象，并分析原因。如果在程序中使用调用lockf()来给每一个子进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。 2. 数据结构及算法设计使用lockf()函数对资源加锁。 3. 程序实现程序1： #include #include int main() { int p1,p2,i; if(p1=fork()) for(i=0;i<500;i++) printf("child %d\n",i); else { if(p2=fork()) for(i=0;i<500;i++) printf("son %d\n",i); else for(i=0;i<500;i++) printf("daughter %d\n",i); } } 程序二： #include #include int main() { int p1,p2,i; if(p1=fork()) { lockf(1,1,0); for(i=0;i<500;i++) printf("child %d\n",i); lockf(1,1,0); } else { if(p2=fork()) { lockf(1,1,0); for(i=0;i<500;i++) printf("son%d \n",i,); lockf(1,1,0); } else { lockf(1,1,0); for(i=0;i<500;i++) printf("daughter%d \n",i); lockf(1,0,0); } } } 4.测试程序1：程序2：分析：程序1：由于函数printf()输出的字符串之间不会被中断，因此，字符串内部的字符顺序输出时不变。开始时只有一个进程，所以该进程顺序输出了child，在创建多个进程之后，由于并发执行时多个进程会抢占处理机，所以会出现三种输出交替出现的情况。程序2：由于该程序的三个进程没有共享的临界资源，所以加锁与不加锁效果相同。四、实验内容3 1. 问题描述 ①编写一段程序，使其现实进程的软中断通信。要求：使用系统调用fork()创建两个子进程，再用系统调用signal()让父进程捕捉键盘上来的中断信号（即按DEL键）；当捕捉到中断信号后，父进程用系统调用Kill()向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后分别输出下列信息后终止： Child Processll is Killed by Parent! Child Processl2 is Killed by Parent! 父进程等待两个子进程终止后，输出如下的信息后终止 Parent Process is Killed! ②在上面的程序中增加语句signal (SIGNAL, SIG-IGN) 和signal (SIGQUIT, SIG-IGN), 观察执行结果，并分析原因。 2. 数据结构及算法设计（请准确、规范运用专业图表、术语描述）（要对主要算法的复杂度提供计算或讨论。） Signal函数：用法：signal（参数1，参数2）参数1：我们要进行处理的信号。系统的信号我们可以在终端键入。参数2：我们处理的方式。 3. 程序实现程序1： #include #include #include #include #include void waiting(), stop(),alarming(); int wait_mark; int main() { int p1, p2; if (p1 = fork()) /*创建子进程p1*/ {//子进程1创建成功，当前运行的是子进程1的父进程 if (p2 = fork()) /*创建子进程p2*/ {//子进程2创建成功，当前运行的是主进程 wait_mark = 1; signal(SIGINT, stop); //不到5s就捕获CTRL+C信号，执行stop操作 signal(SIGALRM,alarming); //接收到SIGALRM信号，执行alarming操作 waiting(); //如果捕捉到此时wait_mark=0不等待 kill(p1, 16); //向p1进程发16中断发生的信号,p1如果用signal函数接到16，就会做操作 wait(0); //阻塞父进程等待中断16发生后终止子进程1 kill(p2, 17); //向p1进程发17中断发生的信号，p2如果用signal函数接到17就会做操作 wait(0); //阻塞父进程等待中断17发生后终止子进程2 printf("%d %d parent process is killed!\n",getpid(),getppid()); exit(0); //终止父进程 } else {//当前是在子进程2创建成功的条件下运行的是子进程的2的子进程 wait_mark = 1; signal(17,stop); signal(SIGINT,SIG_IGN); while(wait_mark!=0); lockf(1, 1, 0); printf("%d %d child process2 is killed by parent!\n",getpid(),getppid()); lockf(1, 0, 0); exit(0); } } else {//当前是在子进程1创建成功的条件下运行的是子进程1的子进程 wait_mark = 1; signal(16,stop); //接收到中断16发生的信号，置wait_mark为0 signal(SIGINT,SIG_IGN); //CTRL+C信号发生时，都会接收到信号，会把子进程给结束，所以要屏蔽掉。 while(wait_mark!=0); //wait_mark不为0会锁死在这，这就是5s内都不干程序也什么都不干的原因 lockf(1, 1, 0); printf(" %d %d child process1 is killed by parent!\n", getpid(),getppid()); lockf(1, 0, 0); exit(0); } } void waiting() { sleep(5); //5s后唤醒 if(wait_mark!=0) kill(getpid(),SIGALRM); //如果5s之后检测wait_mark不是0，发出SIGALRM信号 } void alarming() { wait_mark=0; } void stop() { wait_mark = 0; } 程序2： #include #include #include #include #include int pid1,pid2; int EndFlag=0; int pf1=0; int pf2=0; void IntDelete() { kill(pid1,16); kill(pid2,17); EndFlag=1; } void Int1() { printf("child process 1 is killed !by parent\n"); exit(0); } void Int2() { printf("child process 2 is killed !by parent\n"); exit(0); } int main() { int exitpid; signal(SIGINT,SIG_IGN); signal(SIGQUIT,SIG_IGN); if(pid1=fork()) { signal(SIGUSR1,Int1); signal(SIGINT,SIG_IGN); pause(); exit(0); } else { if(pid2=fork()) { signal(SIGUSR1,Int1); signal(SIGINT,SIG_IGN); pause(); exit(0); } else { signal(SIGINT,IntDelete); waitpid(-1,&exitpid,0); printf("parent process is killed\n"); exit(0); } } } 5.测试程序1：分析：再用系统调用signal()让父进程捕捉键盘上来的中断信号（即按ctrl+c键），当捕捉到中断信号后，父进程用系统调用kill()向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后，分别输出下列信息后终止： child process1 is killed by parent! child process2 is killed by parent! 父进程等待两个子进程终止后，输出以下信息后终止： parent process is killed! 程序2：由于增加了语句signal(SIGINT,SIG_IGN)和语句signal(SIGQUIT,SIG_IGN)，所以子进程会忽略中断和退出信号，一直在wile循环中无法退出。总结通过这次实验，我加深了对进程管理的理解。进程并发执行时，多个进程会抢占处理机，会造成与原来程序运行结果不一致的情况。

“操作系统实验”实验报告