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Linux进程控制

news 2025/7/1 12:29:25

一、实验目的

1、通过进程的创建、撤销和运行加深对进程概念和进程并发执行的理解，明确进程和程序之间的区别；

2、分析进程争用临界资源的现象，学习解决进程排斥的方法；

3、熟悉Linux系统的使用和相关命令的使用。

二、实验内容

1、实验原理

（1）fork（）函数：

① 父进程：返回子进程的pid值；

② 子进程：返回0或-1（出错）；

（2）exec（）系列函数：执行新的命令；

（3）wait（）函数：等待子进程结束使用；

（4）exit（）函数：结束终止进程使用；

2、运用的理论知识及算法

Ubuntu 虚拟机的使用、基本命令行指令的使用和编写运行C语言代码。

3、程序流程图

（1）任务一：进程的创建

（2）任务二：子进程执行新任务

4、步骤和方法

（1）任务一：进程的创建

① 使用vi或gedit新建一个fork_demo.c程序；

② 编写一个程序，在系统中有一个父进程和一个子进程活动，使用系统调用 fork（）创建一个子进程，与此同时编写父进程和子进程部分的代码，使父进程在屏幕上显示字符“b”，而子进程在屏幕上显示字符“a”，最后编写父子进程的公共执行的部分，令其在屏幕上显示字符“c”；

③ 编写完成后在命令行窗口输入“gcc –o fork_demo fork_demo.c”对代码进行编译，生成名称为fork_demo的可执行文件；

④ 在命令行输入./fork_demo运行该程序，分析多次运行的结果为何不同；

（2）任务二：子进程执行新任务

① 使用vi或 gedit 新建一个exec_demo.c程序；

② 编写一段程序，使用系统调用fork（）创建一个子进程。子进程通过系统调用execlp（）函数转换命令执行，然后调用exit（）函数结束。父进程则调用waitpid（）等待子进程结束，然后正常结束；

③ 编写完成后在命令行窗口输入“gcc –o exec_demoexec_demo.c”对代码进行编译，生成名称为exec_demo的可执行文件；

④ 在命令行输入./exec_demo运行该程序并分析结果；

5、关键代码

（1）任务一：进程的创建

while((x = fork()) == -1);
if (x == 0) {sleep(rand() % 2);printf("a");
} else {sleep(rand() % 3);printf("b");
}
printf("c");

（2）任务二：子进程执行新任务

if (pid < 0) {fprintf(stderr, "Fork Failed");return 1;
} else if (pid == 0) {execlp("/bin/ls", "ls", NULL);
} else {wait(NULL);printf("Child Complete");
}

三、实验结果与分析

1、任务一：进程的创建

（1）运行结果

（2）分析

对于创建的父进程和子进程而言，二者在资源竞争中的休眠时间不同（父进程休眠时间为“sleep(rand() % 3)”，而子进程休眠时间为“sleep(rand() % 2)”），因此会导致两个进程执行顺序不一致，所以会产生几种不同的输出。

2、任务二：子进程执行新任务

（1）运行结果

（2）分析

系统首先调用fork（）函数创建了一个子进程。对于父进程而言，其返回的值为子进程的pid值，因此调用了wait（）函数阻塞自身，等待子进程结束；而对于创建的子进程，其返回值为0，通过调用了execlp（）函数更换自己原有的执行代码，转去执行Linux命令/bin/ls，最后通过调用exit（）函数结束子进程，同时唤醒被阻塞的父进程，显示子进程的标识符，最后正常退出结束。