操作系统实验三 学习笔记

操作系统

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引用自:
原文地址

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实验内容

编写程序实现进程的管道通信。用系统调用pipe()建立一管道，二个子进程P1和P2分别向管道各写一句话：
Child 1 is sending a message!
Child 2 is sending a message!
父进程从管道中读出二个来自子进程的信息并显示（要求先接收P1，后P2）。

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实验原理

1. 管道

所谓管道，是指能够连接一个写进程和一个读进程的、并允许它们以生产者—消费者方式进行通信的一个共享文件，又称为pipe文件。由写进程从管道的写入端（句柄1）将数据写入管道，而读进程则从管道的读出端（句柄0）读出数据。

2. 函数

• fork()

fork（）函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程，也就是两个进程可以做完全相同的事，但如果初始参数或者传入的变量不同，两个进程也可以做不同的事。

• fork()调用格式： pid = fork()
• 在调用fork（）之后，父进程和子进程均在下一条语句上继续运行。可以检查fork（）返回值，同时进程可以决定下面要执行的代码。
• 父、子进程的fork()返回值不同
  在子进程中返回时，pid为0；
  在父进程中返回时， pid为所创建的子进程的标识。
• fork()创建子进程之后，执行返回父进程，或调度切换到子进程或其他进程。
• fork创建一个新进程（子进程），除了子进程标识符和其PCB结构中的某些特性参数不同之外，子进程是父进程的精确复制。

例子:
#include<stdio.h>
#Include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
/*fork系统调用的一个简单例子*/
void main(void) {
  printf(“Hello \n”);
  fork(); 
  printf(“Bye \n”）;
}
输出结果:Hello Bye Bye

3. 管道

管道是一条在进程间以字节流方式传送的通信通道。它由OS核心的缓冲区（通常几十KB）来实现，是单向的，是一个先进先出（FIFO）的队列，由一个进程写，一个进程读;

在使用管道前要建立相应的管道，然后才可使用。创建一个管道后，它的大小是固定的字节数。

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实验源码

#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int pid1,pid2;
main( )
{ 
int fd[2];
char outpipe[100],inpipe[100];
pipe(fd);                       /*创建一个管道*/
while ((pid1=fork( ))==-1);
/*lockf()函数允许将文件区域用作信号量（监视锁），或用于控制对锁定进程的访问（强制模式记录锁定）。
试图访问已锁定资源的其他进程将返回错误或进入休眠状态，直到资源解除锁定为止。
当关闭文件时，将释放进程的所有锁定，即使进程仍然有打开的文件。当进程终止时，将释放进程保留的所有锁定。*/
if(pid1==0)
  {
lockf(fd[1],1,0);
    sprintf(outpipe,"child 1 process is sending message!"); 
    /*把串放入数组outpipe中*/
    write(fd[1],outpipe,50);     /*向管道写长为50字节的串*/
    sleep(5);                 /*自我阻塞5秒*/
    lockf(fd[1],0,0);
    exit(0);
   }
else
  {
while((pid2=fork( ))==-1);
    if(pid2==0)
{ 
lockf(fd[1],1,0);           /*互斥*/
        sprintf(outpipe,"child 2 process is sending message!");
        write(fd[1],outpipe,50);
        sleep(5);
        lockf(fd[1],0,0);
        exit(0);
     }
     else
     {  
wait(0);              /*同步*/
         read(fd[0],inpipe,50);   /*从管道中读长为50字节的串*/
         printf("%s\n",inpipe);
         wait(0);
         read(fd[0],inpipe,50);
         printf("%s\n",inpipe);
        exit(0);
    }
  }
}