操作系統(tǒng)實驗報告-實驗三 一個進程啟動另一個程序的執(zhí)行

操作系統(tǒng)實驗報告專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程實驗三一個進程啟動另一個程序的執(zhí)行【實驗?zāi)康摹吭贚inux環(huán)境系統(tǒng)中，execve系統(tǒng)調(diào)用用于執(zhí)行一個程序（可執(zhí)行二進制文件或腳本）。exec函數(shù)家族，包括execl、execlp、execle、execv、execvp，是execve系統(tǒng)調(diào)用的前端。本實驗要求學(xué)生學(xué)習(xí)在一個進程中啟動另一個程序執(zhí)行的基本方法，了解execve系統(tǒng)調(diào)用和exec函數(shù)家族的使用方法?！緦嶒瀮?nèi)容】（一）初步認(rèn)識“在一個進程中啟動另一個程序的執(zhí)行”。1、編輯一個源程序dummy.c，并編譯為可執(zhí)行程序dummy。//dummy.c#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<sys/types.h>#include<unistd.h>intmain(intargc,char**argv){intresult;printf("\nYouarenowinarunningprogram\"%s\".\n",argv[0]);printf("MyPIDis%d.Myparent'sPIDis%d.\n",getpid(),getppid());printf("Pleaseinputaninteger(0-255),whichwillbereturnedtomyparentprocess:\n");scanf("%d",&result);printf("Goodbye.\n\n");return(result&0377);}}2、再編輯一個源程序exec_test.c，并編譯為可執(zhí)行程序exec_test。//exec_test.c#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<error.h>#include<sys/types.h>#include<unistd.h>#include<sys/wait.h>intmain(intargc,char**argv){intresult;result=fork();if(result<0){perror("Failedtocreatechild");exit(1);}elseif(result==0){//Child1char*cmd="./dummy";printf("Childprocess'sPIDis%d.Myparent'sPIDis%d.\n",getpid(),getppid());printf("Childprocessisabouttoexecute\"%s\"\n\n",cmd);result=execlp(cmd,cmd,NULL);if(result==-1){perror("Inchildprocess,failedtoexecaprogram");}exit(0);}else{//parentintstatus;printf("Parentprocess'sPIDis%d.\n",getpid());printf("Parentprocessiswaiting...\n");wait(&status);printf("Inparentprocess,status=0x%x,WEXITSTATUS(status)=%d(i.e.0x%x)\n",\status,WEXITSTATUS(status),WEXITSTATUS(status));}return(EXIT_SUCCESS);}先執(zhí)行dummy，觀察、分析執(zhí)行結(jié)果；然后執(zhí)行程序exec_test，觀察、分析執(zhí)行結(jié)果。（注意，兩個可執(zhí)行程序都在當(dāng)前目錄下）（二）實現(xiàn)一個簡單的命令解釋外殼（Shell）。1、基本功能：（1）從標(biāo)準(zhǔn)輸入讀取一行字符串，其中包含欲執(zhí)行的命令和它的命令行參數(shù)（如果有的話）。提示：需要將輸入的一行字符串進行拆分，以空格、制表符（\t）作為分隔符，分解為命令、命令行參數(shù)（零個或多個）。如果用戶輸入的命令是“quit”，則退出執(zhí)行。（2）創(chuàng)建一個子進程。（3）在子進程中，執(zhí)行在（1）讀入的命令，如果有命令行參數(shù)，也要傳遞。（4）在父進程中，等待子進程結(jié)束，然后打印子進程的返回值。（5）在父進程中，控制轉(zhuǎn)移至（1）。【實驗要求】按照要求編寫程序，放在相應(yīng)的目錄中，編譯成功后執(zhí)行，并按照要求分析執(zhí)行結(jié)果，并寫出實驗報告。【實驗設(shè)計】dummy程序：結(jié)果顯示了該進程的PID和父進程的PID，并且將一個值返回給了父進程。exec_test程序：在子進程中鍵入的數(shù)值返回了父進程，并顯示了出來（19）.實現(xiàn)一個簡單的命令解釋外殼（Shell）源代碼：//example#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<sys/types.h>#include<unistd.h>#include<errno.h>#include<sys/wait.h>#include<string.h>intmain(){ intpid; intrtn;//子進程的返回值 intexec_errorno; charcommand[256]; char*p; char*q; char*c[20]; inti=0,j=0; while(1){ //從終端讀取要執(zhí)行的命令 printf(">"); command[0]='\0'; p=fgets(command,256,stdin); if(p==NULL){ perror("Errorinfgets()."); exit(-1); } //Deletethelastchar(newline)inthestringreturnedbyfgets() command[strlen(command)-1]='\0'; p=command; q=p; //Quitifuserinputs"quit" if(!strcmp(command,"quit")){ break; } //Createachildprocesstoexecutecommand pid=fork(); if(pid<0){ perror("Failedwhilecallingfork."); exit(-1); } elseif(pid==0){ //子進程執(zhí)行此命令 for(;;){ c[i]=strtok(p,""); if(c[i]==NULL){ break; } i++; p=NULL; } p=c[0]; for(j=0;j<i;j++){ printf("%s\n",c[j]); } exec_errorno=execvp(p,c); //如果exec函數(shù)返回，表明沒有正常執(zhí)行命令 //只有在這種情況下，才會執(zhí)行下面的打印錯誤信息 perror(command); exit(exec_errorno); } else{ //父進程，等待子進程結(jié)束，并打印子進程的返回值 wait(&rtn); printf("\nValuereturnedfromchildprocess,rtn=%d\n",rtn); printf("WEXITSTATUS(rtn)=%d\n",WEXITSTATUS(rtn)); } } return0; } 【實驗測試結(jié)果及分析】此程序通過對execvp()函數(shù)的調(diào)用，使得通過輸入命令被執(zhí)行。輸入的命令用fgets()存入command字符串中，然后反復(fù)調(diào)用strtok()函數(shù)，分割所得字符串，達(dá)到將命令分割的目的，使得多命令行參數(shù)得以實現(xiàn)?！具\行結(jié)果】【收獲及體會】實驗指導(dǎo)書在實驗調(diào)試和分析的過程中，我越來越懂得自學(xué)能力和自我獨立解決問題的重要性。在以后的實驗和學(xué)習(xí)中，我會不斷的加強對這方面的訓(xùn)練。【參考資料】實驗指導(dǎo)書實驗五線程間的互斥與同步【實驗?zāi)康摹坷斫釶OSIX線程（Pthread）互斥鎖和POSIX信號量機制，學(xué)習(xí)它們的使用方法；編寫程序，實現(xiàn)多個POSIX線程的同步控制?！緦嶒瀮?nèi)容】創(chuàng)建4個POSIX線程。其中2個線程(A和B)分別從2個數(shù)據(jù)文件(data1.txt和data2.txt)讀取10個整數(shù).線程A和B把從文件中讀取的逐一整數(shù)放入一個緩沖池.緩沖池由n個緩沖區(qū)構(gòu)成（n=5，并可以方便地調(diào)整為其他值），每個緩沖區(qū)可以存放一個整數(shù)。另外2個線程，C和D，各從緩沖池讀取10數(shù)據(jù)。線程C、D每讀出2個數(shù)據(jù)，分別求出它們的和或乘積，并打印輸出。提示：（1）在創(chuàng)建4個線程當(dāng)中，A和B是生產(chǎn)者，負(fù)責(zé)從文件讀取數(shù)據(jù)到公共的緩沖區(qū)，C和D是消費者，從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)然后作不同的計算（加和乘運算）。使用互斥鎖和信號量控制這些線程的同步。不限制線程C和D從緩沖區(qū)得到的數(shù)據(jù)來自哪個文件。（2）在生產(chǎn)者線程中，確保從文件讀出數(shù)據(jù)以后，再去“生產(chǎn)”。在開始設(shè)計和實現(xiàn)之前，務(wù)必認(rèn)真閱讀下列內(nèi)容：課本6.8.4節(jié)；講義（課堂PPT）中關(guān)于“生產(chǎn)者-消費者問題”的部分；課本第6章后面的編程項目——生產(chǎn)者-消費者問題。【實驗要求】按照要求編寫程序，放在相應(yīng)的目錄中，編譯成功后執(zhí)行，并按照要求分析執(zhí)行結(jié)果，并寫出實驗報告。【實驗設(shè)計】#include<stdio.h>#include<pthread.h>#include<semaphore.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#defineNUM_THREADS5intbuffer[5];intin=0;//寫入標(biāo)識intout=0;//讀取標(biāo)識pthread_mutex_tmutex2in,mutex2out;sem_twri,rea;void*write1(void*arg){FILE*fp1=fopen("data1.txt","r");intw1;inti1=0;for(i1=0;i1<10;i1++){//P（寫資源）sem_wait(&wri);//從文件中讀取一個文件if(fscanf(fp1,"%d",&w1));else{printf("I'mthepthreadwrite1,Ican'treadanumfromdata1.txt.\n");exit(1);}//放入緩存對應(yīng)位置//加in鎖pthread_mutex_lock(&mutex2in);buffer[in]=w1;in=(in+1)%NUM_THREADS;//解in鎖pthread_mutex_unlock(&mutex2in);//V(讀資源)sem_post(&rea);}//線程結(jié)束fclose(fp1);pthread_exit(NULL);}void*write2(void*arg){intw2;FILE*fp2=fopen("data2.txt","r");inti2=0;for(i2=0;i2<10;i2++){//P（寫資源）sem_wait(&wri);//從文件中讀取一個文件if(fscanf(fp2,"%d",&w2));else{printf("I'mthepthreadwrite1,Ican'treadanumfromdata1.txt.\n");exit(1);}//放入緩存對應(yīng)位置//加in鎖pthread_mutex_lock(&mutex2in);buffer[in]=w2;in=(in+1)%NUM_THREADS;//解in鎖pthread_mutex_unlock(&mutex2in);//V(讀資源)sem_post(&rea);}//線程結(jié)束fclose(fp2);pthread_exit(NULL);}void*plus(void*arg){//加進程inta1,b1,c1;intp=0;for(p=0;p<5;p++){//P(讀資源)sem_wait(&rea);//從緩沖中讀取一個文件//加out鎖pthread_mutex_lock(&mutex2out);a1=buffer[out];out=(out+1)%NUM_THREADS;//解out鎖pthread_mutex_unlock(&mutex2out);//V（寫資源）sem_post(&wri);//P(讀資源)sem_wait(&rea);//加out鎖pthread_mutex_lock(&mutex2out);//從緩沖中讀取一個文件b1=buffer[out];out=(out+1)%NUM_THREADS;//解out鎖pthread_mutex_unlock(&mutex2out);c1=a1+b1;//計算求和并且輸出到屏幕printf("I'mthepthreadofplusing,thisismyresult:\t%d+%d=%d.\n",a1,b1,c1);//V（寫資源）sem_post(&wri);}//線程結(jié)束pthread_exit(NULL);}void*mult(void*arg){//乘進程inta2,b2,c2;intp=0;for(p=0;p<5;p++){//P(讀資源)sem_wait(&rea);//加out鎖pthread_mutex_lock(&mutex2out);//從緩沖中讀取一個文件a2=buffer[out];out=(out+1)%NUM_THREADS;//解out鎖pthread_mutex_unlock(&mutex2out);//V（寫資源）sem_post(&wri);//P(讀資源)sem_wait(&rea);//加out鎖pthread_mutex_lock(&mutex2out);//從緩沖中讀取一個文件b2=buffer[out];out=(out+1)%NUM_THREADS;//解out鎖pthread_mutex_unlock(&mutex2out);c2=a2*b2;//計算求積并且輸出到屏幕printf("I'mthepthreadofmultiplying,thisismyresult:\t%d*%d=%d.\n",a2,b2,c2);//V（寫資源）sem_post(&wri);}//線程結(jié)束pthread_exit(NULL);}intmain(){//互斥鎖初始化pthread_mutex_init(&mutex2in,NULL);pthread_mutex_init(&mutex2out,NULL);pthread_tA,B,C,D;interr;//信號量初始化sem_init(&wri,0,5);sem_init(&rea,0,0);//創(chuàng)建線程1err=pthread_create(&A,NULL,write1,NULL);if(err!=0){printf("can'tcreatemyThread1:%s\n",strerror(err));}//創(chuàng)建線程2err=pthread_create(&B,NULL,write2,NULL);if(err!=