1、實驗3流程管理一、實驗目的1.熟悉和理解流程和流程樹的概念，并掌握流程的管理機制2.建立、取消及執(zhí)行處理，以加深對同時執(zhí)行處理的理解3.闡明進程與程序、并行和串行運行之間的區(qū)別掌握如何使用c程序實現(xiàn)過程控制。二、實驗時間2小時三、實驗背景知識相關系統(tǒng)調用1，exec()系列(exec備用進程映像)系統(tǒng)調用exec()系列，也可以用于運行新程序。Fork()只是將父進程的用戶級上下文復制到新進程，而exec()系列可以將可執(zhí)行的二進制文件復蓋到新進程的用戶級上下文的存儲空間中，從而更改新進程的用戶級上下文。Exec()系列的所有系統(tǒng)調用都執(zhí)行相同的功能，并將新程序加載到內存中，從而更改調用進程的

2、執(zhí)行代碼以形成新進程。如果調用Exec()成功，則將重新定義調用進程，并在新程序的門戶上運行該調用進程，從而生成新進程的進程標識符id與調用進程相同的新進程。Exec()使用新進程替換原始進程，而不是設置與調用進程同時運行的子進程。因此，如果exec()調用成功，則與fork()不同，不會返回任何數(shù)據(jù)。Exec()系統(tǒng)調用在UNIX系統(tǒng)庫unistd.h中包含5個execl、execlp、execle、execv和execvp，除了它們以不同的方式提供參數(shù)以外，基本功能是相同的。#includeIntexecl (const char * pathname，const char * arg)、

3、)；Intexeclp (const char * filename，const char * arg)、)；Intexecle (const char * pathname，const char * arg，const char * envp)；Intexecv (const char * pathname，char * constar gv)；Intexecvp (const char * filename，char * constar gv)；參數(shù)：Path參數(shù)表示要啟動程序的名稱包含路徑名。Arg引數(shù)表示啟動程式的引數(shù)，通常第一個引數(shù)是正在執(zhí)行的指令名稱，arg必須以NULL結束，而不

4、是路徑。返回值：成功返回0，失敗返回-1附注：上述exec系列函數(shù)預設是透過execve系統(tǒng)呼叫來實作。1)帶有l(wèi)的exec函數(shù)(如execl、execlp、execle)，表示后面的參數(shù)是可變參數(shù)，并且都以空指針結束。#include#include#includeInt main(void)printf( entering main process- n )；Execl (/bin/ls ， ls ， l ，null)；printf( exiting main process- n )；return 0；運行結果：用execl替換當前進程main不會輸出最后所有打印語句。(2)帶有p的ex

5、ec函數(shù)：execlp，execvp是第一個參數(shù)path，它在環(huán)境變量PATH中查找命令，即使只給出命令名，而不輸入完整路徑#include#include#includeInt main(void)printf( entering main process- n )；If (execl (ls ， ls ， ls ， l ，null) 0)/if (execlp (ls ， ls ， ls ， l ，null) 0)perror(“excl error”)；return 0；無法替換結果，因為未指定路徑名。藍色門變成紅色部分后，就可以成功地替換。3)不帶l的exec函數(shù)：execv，exec

6、vp表示命令所需的參數(shù)為char *arg，并且arg的最后一個元素必須為NULL。#include#include#includeInt main(void)printf( entering main process- n )；Int retChar *argv=ls ，-l ，NULL ；Ret=execvp(ls ，argv)；If(ret=-1)perror( execl error )；printf( exiting main process- n )；return 0；4)帶有e的exec函數(shù)：execle表示將環(huán)境變量傳遞到必須替換的進程2、exec()和fork()一起使用將系

7、統(tǒng)調用exec和fork()結合使用，可以有力地支持程序開發(fā)。使用Fork()設置子進程，然后在子進程中使用exec()可以同時運行與父進程完全不同的子進程。通常，wait、exec一起使用的模型如下：Int狀態(tài)；.if(fork()=0).Execl(.)；.Wait(狀態(tài))；3、wait()如果子進程在父進程終止之前運行，則與父進程的連接也將正常終止父進程的運行，或者父進程將通過調用wait終止。子進程終止后，內核將子進程稱為僵尸進程，該進程只保留最少部分內核數(shù)據(jù)結構，以便父進程查詢子進程的終止狀態(tài)。在流程表中表示子流程的數(shù)據(jù)項不會立即釋放，但不再處于活動狀態(tài)，但子流程仍保留在系統(tǒng)中，因為

8、子流程需要存儲退出代碼，以備父流程的后續(xù)wait調用使用。被稱為“僵硬的過程”。調用Wait函數(shù)查詢子進程的終止狀態(tài)，如果子進程的執(zhí)行未完成，父進程將暫停，等待子進程的執(zhí)行結束。如果子流程未完成，父流程將繼續(xù)等待。Wait()調用暫停進程，直到子進程因暫?；蚪K止而發(fā)出軟中止信號。如果在Wait()之前暫?；蚪K止了子進程，則將返回調用進程以進行相應的處理。系統(tǒng)調用格式：#include#includeInt wait(狀態(tài))Int * status其中status是用戶空間的地址。如果8位反應子進程的狀態(tài)為0，則該子進程正常退出，如果不是0，則出現(xiàn)各種問題。高8位返回exit()的返回值。Exi

9、t()返回值由系統(tǒng)給出。進程結束時，Linux系統(tǒng)將生成SIGCHLD信號以通知父進程。如果父流程未查詢子流程的終止原因，則該子流程已停止，但未完全終止。此時，此子進程稱為僵尸進程。例如，在系統(tǒng)提示“$”后，子進程繼續(xù)輸出信息，用戶可能不希望父進程在子進程之前終止。系統(tǒng)可以調用wait等待父進程，直到子進程終止，然后繼續(xù)執(zhí)行以下語句：Status參數(shù)用于存儲收集過程結束時的某些狀態(tài)，并且是指向int類型的指針。但是，如果您不關心此子進程是如何死的，而只是移除僵尸進程(大多數(shù)情況下您會這樣認為)，則可以將此參數(shù)設置為NULL，如下所示：Pid=wait(空)；如果成功，wait將返回收集的子進程

10、的進程ID，如果調用進程沒有子進程，則調用失敗，wait將返回-1。如果Status參數(shù)的值不是NULL，wait將刪除子進程退出時的狀態(tài)并將其存儲在其中。這是一個整數(shù)值(int)，指示子進程是正常終止還是異常終止，正常終止時的返回值，還是由什么信號終止。此信息保存在整數(shù)的不同二進制位中，因此以一般的方式閱讀會非常麻煩，人們設計了一套特殊的宏來完成此任務。4，exit()進程終止可以通過相應的函數(shù)完成。#includevoid exit(int status)；/退出正在運行的程序并關閉該文件打開的所有文件描述符。其中status是返回到父進程以供審閱的整數(shù)。您可以注冊沒有返回值的函數(shù)，而沒有

11、int atexit(void(* function(* function)(void)/程序正常退出時調用的參數(shù)。參數(shù)function是指向調用的程序的文件指針。調用將成功返回0，否則返回-1，并將errno設置為相應的值Int on _ exit (void (* function) (int，void *)，void * arg)；/注冊的函數(shù)具有參數(shù)，并且退出狀態(tài)和參數(shù)arg都由該函數(shù)使用，但其工作方式與atexit類似void abort(void)；/用于傳輸結束當前進程的SIGABRT信號WIFEXITED(status):此宏用于指示子進程是否正常終止，否則返回非零值。WEXI

12、TSTATUS(status)獲取子進程exit()返回的退出代碼。通常，要使用此宏，必須首先使用WIFEXITED。如果WIFSIGNALED(status)子進程因信標而終止，則此宏值將為true，以終止進程執(zhí)行。在UNIX/LINUX上，為了及時回收進程使用的資源并減少父進程的干預，使用exit()自行終止進程，通常父進程在創(chuàng)建子進程時，必須通過在進程末尾放置exit()自行終止子進程。Exit(0)表示進程正常終止，exit(1)表示進程運行錯誤，異常終止。如果調用進程正在運行exit()，而父進程正在等待退出，則父進程可以立即獲得返回的整數(shù)。內核必須為exit()完成以下操作：(1)

13、關閉軟中斷(2)回收資源(3)創(chuàng)建會計信息(4)將進程設置為“硬”狀態(tài)。四、實驗內容1.了解系統(tǒng)調用(execl、execlp、execle、execv、execvp)的使用示例3.1:創(chuàng)建進程并使用exec替換為其他程序的進程7#include#include#includeMain()Int PIDPID=fork()；交換機(pid)Case-1:Printf(fork fail！ n )；exit(1)；Case0:printf( child process PID :% d . n ，get PID()；execl(“/bin/ls”、“l(fā)s”、“l(fā)s”、“-1”、null)；Pri

14、ntf(exec fail！ n )；exit(1)；Default:printf(“parent process PID :m”)。 n ，getpid()；Wait(空)；Printf(ls completed！ n )；exit(0)；運行程序并回答以下問題：問題1:此程序的總進程是多少？問題2:程序運行結果為什么意味著什么？2.父流程查詢子流程的結束示例3.2:#include#include#include#include#includeInt main()Pid _ t PIDChar * messageint n；printf( fork program starting n )

15、；PID=fork()；交換機(PID) & nbspCase -1:printf(“fork error”！ n )；exit(1)；Case 0:message= child process is printing ；n=5；BreakDefault:message= parent process id printing ；n=3；Breakfor(；n0；N-) puts(message)；sleep(1)；If(pid)Pid _ t child _ pidInt stat _ valchild _ PID=wait(stat _ val)；printf(“child has finished : PID=% d . n”，child _ PID)；exit(0)；運行程序并回答以下問題：問題1:如果程序不包含紅色代碼部分，會發(fā)生什么情況？為什么結果會出現(xiàn)在下一行的提示“#”或“$”之后？問題2:添加紅色部分程序的作用是什么？示例3.3:#include#include#