第三次实验进程的创建Word格式文档下载.docx
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甘肃政法学院实验管理中心印制
实验题目
进程的创建
小组合作
否
姓名
班级
学号
200981010142
一、实验目的
1.理解和掌握UNIX（和Linux）进程控制系统调用的功能。
3.理解进程的调度和执行
2.理解如何创建一个进程、改变进程执行程序、进程的终止和父子进程同步
3.提高对进程控制系统调用的编程能力
二．实验环境
1.操作系统WindowsXP
2.装有虚拟机Linux的系统
三、实验内容与步骤
1．fork（）函数
用fork（）函数创建进程时，语句调用系列如下：
#include<
sys/types.h>
unistd.h>
Pit_tfork（void）;
fork（）函数是一个单调用双返回的函数，也就是说，该函数有父进程调用，执行时，在父进程中返回子进程标识，在子进程中返回0。
fork（）调用后，子进程是父进程的一个复制。
都是从fork（）调用语句开始执行。
编写一个程序，使用fork（）函数创建一个子进程，程序运行时，父进程输出两个变量的值，子进程将父进程的两个变量值改变后输出，并分析程序运行结果产生的原因。
代码如下所示：
stdio.h>
intglob=3;
intmain（void）
{
pid_tpid;
intloc=3;
printf（"
beforefork（）;
glod=%d,loc=%d.\n"
glob,loc）;
if（（pid=fork（））<
0）
{
fork（）error.\n"
）;
exit（0）;
}
elseif（pid==0）
glob++;
loc--;
childprocesschangesglobandloc:
\n"
else
wait（0）;
parentprocessdoesn'
tchangetheglobandloc:
\n"
glob=%d,loc=%d\n"
}
2．vfork（）函数
用vfork（）函数创建进程时，语句调用序列如下;
用vfork（）函数创建进程是，通常使用exec（）函数紧跟其后，以便为新创建的进程指派另一个可执行程序，
用vfork（）函数系统调用，观察运行结果，分析结果产生的原因，比较fork和vfork的区别。
代码如下：
intloc=3;
if（（pid=vfork（））<
{
vfork（）error\n"
childprocesschangestheglobandloc\n"
}
printf（"
tchangetheglobandloc\n"
glob=%d,val=%d\n"
3．给进程指定一个新的运行程序的函数exec（）.
一个进程的调用exec（）函数来运行一新程序。
之后该进程的代码段.数据段和堆栈段被新程序所代替。
新程序从自己的main（）函数开始进行。
编写一个程序，运行时一个进程调用exec（）函数来运行一个新的程序。
建立print1.c文件，编译生成可执行文件print1是主程序file4.c中exec函数指派的可执行程序名，将传递给程序的参数和环境变量进行输出。
其代码如下：
printe1.c代码：
intmain（intargc,char*argv[]）
intn;
char**ptr;
externchar**environ;
for（n=0;
n<
argc;
n++）
printf（"
argv[%d]:
%s\n"
n,argv[n]）;
for（ptr=environ;
*ptr!
=0;
ptr++）
*ptr）;
file4.c代码如下：
sys/wait.h>
char*env_list[]={"
USER=root"
"
PATH=/root/"
NULL};
intmain（）
forkerror!
exit（0）;
if（execle（"
/root/print1"
print1"
arg1"
arg2"
（char*）0,env_list）<
printf（"
execleerror!
if（（waitpid（pid,NULL,0））<
WAITERROR!
if（execlp（"
（char*）0）<
4.进程终止函数exit（）。
在Linux系统中，进程通过执行系统调用exit（）来终止自己。
exit（）调用的两个例子，观察结果，进一步理解exit（）函数，代码如下：
main（）
thisisaexitsystemcall!
!
thissentenceneverbedisplayen:
thisisa_exit_testsystemcall!
contentinbuffer"
5．wait（）函数和sleep（）函数。
编写一个父子进程同步的实例，并分析结果，改变其sleep（）的参数，观察结果，理解体会wait（）和sleep（）函数各自的功能。
intpid1;
if（pid1=fork（））
if（fork（））
parent'
scontext,\n"
swaitingthechild1terminate,\n"
swaitingthechild2terminate,\n"
parentterminates,\n"
child2'
sleep（5）;
child2terminates,\n"
if（pid1==0）
child1'
sleep（10）;
child1terminates,\n"
6．编写一段程序，父进程使用fork（）创建两个子进程，利用输出函数putchar父进程显示字符”a”，两个子进程分别显示“b”和“c”。
多次运行该程序，观察并记录屏幕上的显示结果，分析原因。
intpid;
if（pid=fork（））
parentprocessis\n"
putchar（'
A'
child2processis\n"
C'
else
if（pid==0）
child1processis\n"
B'
四、实验过程与分析
一，fork（）函数调用运行结果如下图：
分析：
该程序可能产生二种结果，第一种：
root@localhostroot]#./file1
beforefork（）:
glob=3,loc=3.
glob=4,loc=2
glob=3,loc=3
第二种：
当程序运行到if（（pid=fork（））<
0）时，表示创建进程失败，输出“fork（）error”，程序故障中止。
创建成功后，程序运行时产生两个进程，有main函数产生一个父进程以及程序执行时调用fork产生一个子进程。
当执行到fork后形成两个并发进程，第一种情况，父进程先执行，子进程后执行，而第二种恰好相反。
2.vfork（）函数调用运行结果如下图：
运行结果只有一种，由于vfork（）函数与fork（）函数的区别是：
fork（）函数执行时不对父子进程次序进行任何限制。
而vfork（）函数调用后，子进程先运行，父进程挂起，直到子进程exit（0）调用，子进程结束，父进程才激活执行。
所以运行结果只有一种。
3.函数exec（）的程序运行结果如下图：
先运行子进程print1.c，生成子进程可执行文件，在运行源程序，当运行到execle（）时，调用子进程的可执行文件的路径，传递的参数有可执行程序的路径名、程序所需参数及程序执行的环境变量。
故执行结果为arg[0]:
print1（即程序），arg[1]:
arg1,arg[2]:
arg2（即参数）和USER=root，PATH=/root/（即环境变量）。
4.exit（）函数系统调用运行结果如下图:
系统调用exit（）来终止自己，所以在第一个程序中：
当程序执行到exit（0）时，程序将结束，不再执行下一句，所以输出只有一条语句。
5.wait（）和sleep（）系统调用。
运行结果如下图:
该程序是父进程首先创建一个子进程，若成功，再创建另一个子进程，之后三个进程并发执行，它们运行是随机的，上图是其中的一种情况，由运行结果可知程序的运行顺序，子进程创建成功后，首先开始子进程1执行，当执行到sleep（10）时，子进程1被阻塞，接着执行子进程2，当执行到sleep（5）时，同样也被阻塞，此时跳到父进程中执行，执行到第一个wait（0）时被阻塞，此时由于子进程2的睡眠时间比子进程1的时间短，系统此时唤醒了子进程2，当子进程2执行exit（0）后结束子进程2，父进程再次被唤醒，继续执行父进程，当执行到第二个wait（0）时再次被阻塞，此时跳到子进程1执行，直到运行到exit（0）后退出子进程1，父进程再次继续执行直到结束。
若将子进程1,2的sleep（）都改为sleep（0）时的执行结果如下图所示
此时子进程1和2将不会被sleep（）阻止，先将子进程1运行完后，在运行子进程2，最后运行父进程，直到结束。
在将子进程1,2的sleep（）都改为sleep（5）时的执行结果如下图所示
该程序和第一个程序基本一样，先运行子进程1和子进程2，在跳回父进程，唯一不同的是在父进程中当运行到wait（0）时，因为子进程1和2sleep睡眠时间一样，此时系统调用了子进程1，再次调用子进程2，所以运行结果如上图。
六，运行结果如下图：
如上图可知产生了一种结果：
先输出进程1，在运行进程2，最后运行父进程，即BCA。
由程序可知函数fork创建子进程后，形成了3个并发进程，每个进程执行都用可能。
putchar输出语句时间很短，产生的结果不止上面一种，还有可能是ABC,CAB,CBA......等几种结果。
注释掉所有printf的输出语句，在快速运行后产生结果如下：
五、实验总结
本实验通过利用系统调用fork（）和vfork（）创建子进程，创建成功后，父进程返回的是被创建子进程的标识，给子进程自己返回的是0，创建失败时，返回给父进程的是-1，以及fork（）和vfork（）的区别,fork创建后子进程和父进程是并发执行的。
vfork（）创建成功后，父进程被挂起，子进程先执行，直到子进程结束后，在执行父进程。
系统调用exec（）函数是用来进程调用来运行一个新程序，之后该进程的代码段.数据段和堆栈段被新程序所代替。
系统调用exit（）函数是来终止自己进程，wait（）函数是用来阻塞父进程来等待子进程，实现了父子进程的同步，而sleep（）函数阻塞子进程。
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