实验二进程通信管道共享内存.docx
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实验二进程通信管道共享内存
操作系统实验报告
实验二：
进程通信
（一）——管道及共享内存
一、实验目的
∙了解进程之中相互通信的方式
∙加深对管道通信的了解
∙了解共享内存通信的程序设计方法
∙了解和熟悉Linux支持的共享存储区机制
二、实验内容和步骤
任务一、
（1）阅读以上父子进程利用管道进行通信的例子（例1），写出程序的运行结果并分析。
（2）编写程序：
父进程利用管道将一字符串交给子进程处理。
子进程读字符串，将里面的字符反向后再交给父进程，父进程最后读取并打印反向的字符串
任务二、
1）阅读例2的程序，运行一次该程序，然后用ipcs命令查看系统中共享存储区的情况，再次执行该程序，再用ipcs命令查看系统中共享内存的情况，对两次的结果进行比较，并分析原因。
最后用ipcrm命令删除自己建立的共享存储区。
（有关ipcs和ipcrm介绍见后面一页）
（2）每个同学登陆两个窗口，先在一个窗口中运行例3程序1（或者只登陆一个窗口，先在该窗口中以后台方式运行程序1），然后在另一个窗口中运行例3程序2，观察程序的运行结果并分析。
运行结束后可以用ctrl+c结束程序1的运行。
（3）编写程序：
使用系统调用shmget（），shmat（），shmdt（），shmctl（），编制程序。
要求在父进程中生成一个30字节长的私有共享内存段。
接下来，设置一个指向共享内存段的字符指针，将一串大写字母写入到该指针指向的存贮区。
调用fork（）生成子进程，让子进程共享内存段中的内容。
接着，将大写字母改成小写，子进显示程修改共享内存中的内容。
之后，子进程将脱接共享内存段并退出。
父进程在睡眠5秒后，在此显示共享内存段中的内容（此时已经是小写字母）。
三、代码及运行结果分析
1.任务1
（1）
①代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
intmain（）
{
intx,fd[2];
charbuf[30],s[30];
pipe（fd）;
while（（x=fork（））==-1）;
if（x==0）{
close（fd[0]）;
printf（"ChildProcess!
\n"）;
strcpy（buf,"Thisisanexample\n"）;
write（fd[1],buf,30）;
exit（0）;
}
else{
close（fd[1]）;
printf（"ParentProcess!
\n"）;
read（fd[0],s,30）;
printf（"%s\n",s）;
}
}
②截图：
③结果和分析：
创建一个管道，调用fork（）函数产生两个进程，我的系统优先先执行父进程，比较疑惑，既然这样，管道中并没有数据是如何得出最后结果的，后来XX了一下解释说是因为管道本身是一种同步机制，并且printf执行的时间要比其他程序时间长得多，才会这样。
然后执行子程序，将数据写入管道，然后父程序打印出来
2.任务1
（2）
①代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
voidfanzhuan（char*s）{
char*p=s+strlen（s）-1;
chartemp;
while（stemp=*p;
*p--=*s;
*s++=temp;
}
}
intmain（）
{
inti,x,fd[2];
charbuf[20],s[20],m[20];
strcpy（buf,"Thisisanexample\n"）;
pipe（fd）;
write（fd[1],buf,20）;
while（（x=fork（））==-1）;
if（x==0）{
printf（"ChildProcess!
\n"）;
read（fd[0],s,20）;
//printf（"%s\n",s）;
fanzhuan（s）;
write（fd[1],s,20）;
exit（0）;
}
else{
wait（NULL）;
close（fd[1]）;
printf（"ParentProcess!
\n"）;
read（fd[0],m,20）;
printf（"%s\n",m）;
}
}
②截图：
3.任务2
（1）
①代码：
#include
#include
#include
#include
#include
intmain（）{
key_tkey=105;
intshmid_1,shmid_2;
if（（shmid_1=shmget（key,1000,0644|IPC_CREAT））==-1）{
perror（"shmgetshmid_1"）;
exit
（1）;
}
printf（"Firstsharedmemoryidentifieris%d\n",shmid_1）;
if（（shmid_2=shmget（IPC_PRIVATE,20,0644））==-1）{
perror（"shmgetshmid_2"）;
exit
（2）;
}
printf（"Secondsharedmemoryidentifieris%d\n",shmid_2）;
exit（0）;
}
②截图：
③结果和分析：
两次运行结束后，第二个共享标识符不一样，然后在每一次的ipcs查看共享存储区的时候，最后一行也是不一样的。
原因是分配了两次，然后第一次有key值，第二次是没有的。
4.任务2
（2）
①代码：
程序1：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineSHMKEY105
#defineK1024
intshmid;
intmain（）{
inti,*pint;
char*addr;
externvoid*shmat（）;
externcleanup（）;
for（i=0;i<20;i++）
signal（i,cleanup）;
shmid=shmget（SHMKEY,16*K,0777|IPC_CREAT）;
addr=shmat（shmid,0,0）;
printf（"addr0x%x\n",addr）;
pint=（int*）addr;
for（i=0;i<256;i++）
*pint++=i;
pause（）;
}
cleanup（）{
shmctl（shmid,IPC_RMID,0）;
exit（0）;
}
程序2：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineSHMKEY105
#defineK1024
intshmid;
intmain（）{
inti,*pint;
char*addr;
externvoid*shmat（）;
shmid=shmget（SHMKEY,8*K,0777）;
addr=shmat（shmid,0,0）;
pint=（int*）addr;
for（i=0;i<256;i++）
printf（"%d\n",*pint++）;
}
②截图：
③结果和分析：
程序
（1）后台运行的时候，先创建一个共享内存段，然后挂接，得到共享区的地址，并且输出这个地址，然后pint的首地址就是共享区首地址，向共享区里面输入1,2,3,4,5.。
。
155。
程序
（2）执行的时候首先先挂接到这个共享区，然后向从首地址开始遍历，输出其中的内容
5.任务2（3）
①代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
intmain（）{
key_tkey=105;
intshmid,p1,i;
char*addr,*pint,temp;
shmid=shmget（key,30,0644|IPC_CREAT）;
addr=shmat（shmid,0,0）;
for（i=0;i<5;i++）{
*addr='A'+i;
addr++;
}
while（（p1=fork（））==-1）;
if（p1==0）{
shmid=shmget（105,30,0644）;
printf（"success\n"）;
addr=shmat（shmid,0,0）;
for（i=0;i<5;i++）{
temp=*addr;
*addr=temp+32;
addr++;
}
addr=shmat（shmid,0,0）;
printf（"%s\n",addr）;
shmdt（addr）;
}
else{
sleep（5）;
addr=shmat（shmid,0,0）;
printf（"%s\n",addr）;
}
//printf（"%s\n",addr）;
shmctl（shmid,IPC_RMID,0）;
exit（0）;
}
②截图：
③结果和分析：
首先显示创建一个要求的共享区，然后挂接上去，得到共享区首地址，向共享区中输入一串大写字符串，然后调用fork（），生成一个子程序，先让挂接到共享区，并且获得首地址，然后修改大写字母变成小写字母，然后脱离，最后再次调用父程序，获得首地址，然后输出共享区的内容。
四、心得体会
在本次试验中，认识到了管道和共享内存的概念，这两种都是进程之中相互通信的非常高效的方式，管道一般多用于父进程和子进程之中，是一种同步机制。
共享内存用到的时候先要分配，然后获得地址，最后还需要释放。
需要注意的是，在修改共享内存中的值的时候，首先需要定位到共享内存的首地址，不然很容易会出错，其他程序用到共享内存的时候，首先也是需要先挂接到那边。
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