操作系统实验报告-实验三 一个进程启动另一个程序的执行

操作系统实验报告专业：物联网工程实验三一个进程启动另一个程序的执行【实验目的】在Linux环境系统中，execve系统调用用于执行一个程序（可执行二进制文件或脚本）。exec函数家族，包括execl、execlp、execle、execv、execvp，是execve系统调用的前端。本实验要求学生学习在一个进程中启动另一个程序执行的基本方法，了解execve系统调用和exec函数家族的使用方法。【实验内容】（一）初步认识“在一个进程中启动另一个程序的执行”。1、编辑一个源程序dummy.c，并编译为可执行程序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、再编辑一个源程序exec_test.c，并编译为可执行程序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);}先执行dummy，观察、分析执行结果；然后执行程序exec_test，观察、分析执行结果。（注意，两个可执行程序都在当前目录下）（二）实现一个简单的命令解释外壳（Shell）。1、基本功能：（1）从标准输入读取一行字符串，其中包含欲执行的命令和它的命令行参数（如果有的话）。提示：需要将输入的一行字符串进行拆分，以空格、制表符（\t）作为分隔符，分解为命令、命令行参数（零个或多个）。如果用户输入的命令是“quit”，则退出执行。（2）创建一个子进程。（3）在子进程中，执行在（1）读入的命令，如果有命令行参数，也要传递。（4）在父进程中，等待子进程结束，然后打印子进程的返回值。（5）在父进程中，控制转移至（1）。【实验要求】按照要求编写程序，放在相应的目录中，编译成功后执行，并按照要求分析执行结果，并写出实验报告。【实验设计】dummy程序：结果显示了该进程的PID和父进程的PID，并且将一个值返回给了父进程。exec_test程序：在子进程中键入的数值返回了父进程，并显示了出来（19）.实现一个简单的命令解释外壳（Shell）源代码：//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;//子进程的返回值 intexec_errorno; charcommand[256]; char*p; char*q; char*c[20]; inti=0,j=0; while(1){ //从终端读取要执行的命令 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){ //子进程执行此命令 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函数返回，表明没有正常执行命令 //只有在这种情况下，才会执行下面的打印错误信息 perror(command); exit(exec_errorno); } else{ //父进程，等待子进程结束，并打印子进程的返回值 wait(&rtn); printf("\nValuereturnedfromchildprocess,rtn=%d\n",rtn); printf("WEXITSTATUS(rtn)=%d\n",WEXITSTATUS(rtn)); } } return0; } 【实验测试结果及分析】此程序通过对execvp()函数的调用，使得通过输入命令被执行。输入的命令用fgets()存入command字符串中，然后反复调用strtok()函数，分割所得字符串，达到将命令分割的目的，使得多命令行参数得以实现。【运行结果】【收获及体会】实验指导书在实验调试和分析的过程中，我越来越懂得自学能力和自我独立解决问题的重要性。在以后的实验和学习中，我会不断的加强对这方面的训练。【参考资料】实验指导书实验五线程间的互斥与同步【实验目的】理解POSIX线程（Pthread）互斥锁和POSIX信号量机制，学习它们的使用方法；编写程序，实现多个POSIX线程的同步控制。【实验内容】创建4个POSIX线程。其中2个线程(A和B)分别从2个数据文件(data1.txt和data2.txt)读取10个整数.线程A和B把从文件中读取的逐一整数放入一个缓冲池.缓冲池由n个缓冲区构成（n=5，并可以方便地调整为其他值），每个缓冲区可以存放一个整数。另外2个线程，C和D，各从缓冲池读取10数据。线程C、D每读出2个数据，分别求出它们的和或乘积，并打印输出。提示：（1）在创建4个线程当中，A和B是生产者，负责从文件读取数据到公共的缓冲区，C和D是消费者，从缓冲区读取数据然后作不同的计算（加和乘运算）。使用互斥锁和信号量控制这些线程的同步。不限制线程C和D从缓冲区得到的数据来自哪个文件。（2）在生产者线程中，确保从文件读出数据以后，再去“生产”。在开始设计和实现之前，务必认真阅读下列内容：课本6.8.4节；讲义（课堂PPT）中关于“生产者-消费者问题”的部分；课本第6章后面的编程项目——生产者-消费者问题。【实验要求】按照要求编写程序，放在相应的目录中，编译成功后执行，并按照要求分析执行结果，并写出实验报告。【实验设计】#include<stdio.h>#include<pthread.h>#include<semaphore.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#defineNUM_THREADS5intbuffer[5];intin=0;//写入标识intout=0;//读取标识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（写资源）sem_wait(&wri);//从文件中读取一个文件if(fscanf(fp1,"%d",&w1));else{printf("I'mthepthreadwrite1,Ican'treadanumfromdata1.txt.\n");exit(1);}//放入缓存对应位置//加in锁pthread_mutex_lock(&mutex2in);buffer[in]=w1;in=(in+1)%NUM_THREADS;//解in锁pthread_mutex_unlock(&mutex2in);//V(读资源)sem_post(&rea);}//线程结束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（写资源）sem_wait(&wri);//从文件中读取一个文件if(fscanf(fp2,"%d",&w2));else{printf("I'mthepthreadwrite1,Ican'treadanumfromdata1.txt.\n");exit(1);}//放入缓存对应位置//加in锁pthread_mutex_lock(&mutex2in);buffer[in]=w2;in=(in+1)%NUM_THREADS;//解in锁pthread_mutex_unlock(&mutex2in);//V(读资源)sem_post(&rea);}//线程结束fclose(fp2);pthread_exit(NULL);}void*plus(void*arg){//加进程inta1,b1,c1;intp=0;for(p=0;p<5;p++){//P(读资源)sem_wait(&rea);//从缓冲中读取一个文件//加out锁pthread_mutex_lock(&mutex2out);a1=buffer[out];out=(out+1)%NUM_THREADS;//解out锁pthread_mutex_unlock(&mutex2out);//V（写资源）sem_post(&wri);//P(读资源)sem_wait(&rea);//加out锁pthread_mutex_lock(&mutex2out);//从缓冲中读取一个文件b1=buffer[out];out=(out+1)%NUM_THREADS;//解out锁pthread_mutex_unlock(&mutex2out);c1=a1+b1;//计算求和并且输出到屏幕printf("I'mthepthreadofplusing,thisismyresult:\t%d+%d=%d.\n",a1,b1,c1);//V（写资源）sem_post(&wri);}//线程结束pthread_exit(NULL);}void*mult(void*arg){//乘进程inta2,b2,c2;intp=0;for(p=0;p<5;p++){//P(读资源)sem_wait(&rea);//加out锁pthread_mutex_lock(&mutex2out);//从缓冲中读取一个文件a2=buffer[out];out=(out+1)%NUM_THREADS;//解out锁pthread_mutex_unlock(&mutex2out);//V（写资源）sem_post(&wri);//P(读资源)sem_wait(&rea);//加out锁pthread_mutex_lock(&mutex2out);//从缓冲中读取一个文件b2=buffer[out];out=(out+1)%NUM_THREADS;//解out锁pthread_mutex_unlock(&mutex2out);c2=a2*b2;//计算求积并且输出到屏幕printf("I'mthepthreadofmultiplying,thisismyresult:\t%d*%d=%d.\n",a2,b2,c2);//V（写资源）sem_post(&wri);}//线程结束pthread_exit(NULL);}intmain(){//互斥锁初始化pthread_mutex_init(&mutex2in,NULL);pthread_mutex_init(&mutex2out,NULL);pthread_tA,B,C,D;interr;//信号量初始化sem_init(&wri,0,5);sem_init(&rea,0,0);//创建线程1err=pthread_create(&A,NULL,write1,NULL);if(err!=0){printf("can'tcreatemyThread1:%s\n",strerror(err));}//创建线程2err=pthread_create(&B,NULL,write2,NULL);if(err!=