作业必备:操作系统实验二【进程的创建】

优秀的进程，从创建开始~

目录

前言：

在实验前，需要先了解一些基本知识~

实验所涉及的函数调用：

1、fork函数

功能：创建一个新的子进程。其子进程会复制父进程的数据与堆栈空间，并继承父进程的用户代码、组代码、环境变量、已打开的文件代码、工作目录和资源限制。

注意：子进程总是从fork之后开始复制父进程的。

系统调用格式： int fork()
如果Fork调用成功，则在

父进程会返回新建立的子进程标识符（PID），而在新建立的子进程中则返回0。如果fork失败则直接返回-1。

调用fork（）函数需要

包含头文件#include <unistd.h>

2、wait函数

功能：等待子进程运行结束。如果子进程没有完成，父进程一直等待。wait( )将调用进程挂起，直至其子进程因暂停或终止而发来软中断信号为止。如果在wait( )前已有子进程暂停或终止，则调用进程做适当处理后便返回。调用wait（）函数需要包含

头文件#include <sys/wait.h>

系统调用格式：int wait(status)

3、exit函数

功能：终止进程的执行。其中，status是返回给父进程的一个整数。为了及时回收进程所占用的资源并减少父进程的干预，UNIX/LINUX利用exit( )来实现进程的自我终止，通常父进程在创建子进程时，应在进程的末尾安排一条exit( )语句，使子进程自我终止。exit(0)表示进程正常终止，exit(1)表示进程运行有错，异常终止。调用exit（）函数需要包含

头文件：#include<stdlib.h>

系统调用格式：void exit(status)

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

正文：

[实验目的]：

1、掌握进程的概念，进一步理解进程和程序的区别。
2、认识和了解并发执行的实质。
3、掌握fork（）、wait（）、exit（）函数。

[实验内容]：

一、进程的创建：

在Linux系统，创建C文件的方法，详情请见我的第一篇博文~

进程的创建：编写一段程序，使用系统调用fork( )创建两个子进程，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每个进程在屏幕上显示一个字符；父进程显示字符“f”，两个子进程分别显示字符“s” 和“d”。多次运行可执行程序，观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。画出进程树的结构图。

代码：

#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>#include<sys/wait.h>intmain(){int  p1, p2,pid;while((p1=fork())==-1);printf("ok....\n");// 创建成功为止if(p1==0){//如果是子进程putchar('s');printf("  ");printf("i am the child1:%d   ",getpid());printf("the return value:%d\n",p1);exit(0);}else{while((p2=fork())==-1);if(p2==0){putchar('d');printf("  ");printf("i am the child2:%d   ",getpid());printf("the return value:%d\n",p2);}else{
            pid=wait(0);putchar('f');printf("  ");printf("i am the father:%d   the return value:%d\n",getpid(),pid);}}}

结果：

yzy@yzy-virtual-machine:~/new$ ./dd.out
ok....
ok....
s  i am the child1:2830   the return value:0
d  i am the child2:2831   the return value:0
f  i am the father:2829   the return value:2830

****分析：如上图，可清晰得出进程间的关系。*

**

由前言可知，父进程会返回新建立的子进程标识符（PID），而在新建立的子进程中则返回0。

**

**** OK出现两次的原因：

**

由前言可知，子进程总是从fork之后开始复制父进程的！！所以在第一个fork 语句后，有两个进程，一个是父进程，另一个是子进程1，去执行OK语句

。**

******进程树：

#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS {font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .edge-thickness-normal{stroke-width:2px;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .label{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .label text,#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .node rect,#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .node circle,#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .node ellipse,#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .node polygon,#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .node .label{text-align:center;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .edgeLabel{background-color:#e8e8e8;text-align:center;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:#e8e8e8;fill:#e8e8e8;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-VJMZehARWzAKHWHS :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;}

       father 
     

       child1 
     

       child2 
     

二、根据进程树编写程序：

##编写程序创建进程树如图所示，在每个进程中显示当前进程标识符PID号和父进程标识符。

代码：
#include<stdio.h>#include<sys/types.h>#include<sys/wait.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>intmain(){int pid,pid2,pid3,pid4;
        pid=fork();if(pid<0)printf("error occurred!\n");elseif(pid==0)/* 如果是子进程 */{printf("我是子进程b,进程号是%d\n",getpid());int pid1;
                        pid1 =fork();if(pid1==0){printf("我是子进程b的子进程c，进程号是%d\n",getpid());exit(0);}}else{printf("我是父进程a,进程号是%d\n",getpid());
                pid4=fork();if(pid4==0){printf("我是子进程d,进程号是%d\n",getpid());                   
                        pid2=fork();if(pid2==0){printf("我是子进程d的子进程e，进程号是%d\n",getpid());}else{
                          pid3=fork();if(pid3==0){printf("我是子进程d的子进程f，进程号是%d\n",getpid());exit(0);}}}}return0;}

结果：

yzy@yzy-virtual-machine:~/new$ ./c.out
我是父进程a,进程号是3187
我是子进程b,进程号是3188
我是子进程d,进程号是3189
我是子进程b的子进程c，进程号是3190
我是子进程d的子进程e，进程号是3191
我是子进程d的子进程f，进程号是3192

三、根据程序画进程树：

在Linux系统中运行下面的程序，最多可产生多少个进程，试画出进程家族树。
main()
{
fork();
fork();
}

代码：
#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<sys/wait.h>intmain(){int m,n,k;
m=fork();printf("hee   ");printf("pid:%d   ",getpid());printf("the return value:%d\n",m);

n=fork();printf("ha    ");printf("pid:%d   ",getpid());printf("the return value:%d\n",n);}

结果：

yzy@yzy-virtual-machine:~/new$ ./hh.out
hee   pid:3312   the return value:3313
hee   pid:3313   the return value:0
ha    pid:3312   the return value:3314
ha    pid:3313   the return value:3315
ha    pid:3314   the return value:0
ha    pid:3315   the return value:0

*****进程树：

#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 {font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .edge-thickness-normal{stroke-width:2px;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .label{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .label text,#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .node rect,#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .node circle,#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .node ellipse,#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .node polygon,#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .node .label{text-align:center;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .edgeLabel{background-color:#e8e8e8;text-align:center;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:#e8e8e8;fill:#e8e8e8;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-cexQCTk9xW30AMv3 :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;}

       father:3312 
     

       child1:3313 
     

       child2:3314 
     

       child3:3315 
     

[实验感想]:

（1）系统是怎样创建进程的？
一个进程调用fork（）函数后，系统先给新的进程分配资源，例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中，只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。
（2）当首次调用新创建进程时，其入口在哪里？
fork调用成功后，子进程与父进程并发执行相同的代码。但由于子进程也继承了父进程的程序指针，所以子进程是从fork（）后的语句开始执行(也就是新进程调用的入口)。fork()创建成功，返回值对子进程是0，对父进程是子进程的pid（一个正整数）。在调用fork()后，父进程和子进程均从下一条语句开始执行。另外fork在子进程和父进程中的返回值是不同的。在父进程中返回子进程的PID，而在子进程中返回0。所以可以在程序中检查PID的值，使父进程和子进程执行不同的分支。
（3）当前运行的程序（主进程）的父进程是什么？
这里调用fork创建新进程的进程即为父进程，而相对应的为其创建出的进程则为子进程，因而除了进程0以外的进程都只有一个父进程，但一个进程可以有多个子进程。

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