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操作系统文件管理实验报告.docx
else
else { if(pid1==0)/* child1 */ //当并发执行
exit(0) 进程终止自己
else{
/*创建线程*/
实验二 进入 VI 编辑器
sy.c
格式：vi 文件名
例 ：vi
Vi 编辑器三种工作方式：
1． 编辑方式：进入 VI 处于编辑方式
2． 文本输入方式：在编辑方式下输入 a ,进入追加方式，输入 i，进入插入方式
3． 命令方式：在输入方式下，按 Esc 键，由文本输入转向编辑方式，输入冒
号：进入命令方式
4． 退出 vi
: wq 写文件退出
：w wenjianming 写文件
： q! 不写退出
：wq! 写退出
-o wenjianming.out wenjianming.c
编译 c 文件
Gcc
运行文件：
./wenjianming.out
1． 实验内容和目的
用 vi 编辑器编辑下列文件，使用 gcc 编译器和 gdb 调试器，对下列程序编译运行，分析
运行结果。要求至少完成 3 个程序。
2．程序示例
（1） /* 父子进程之间的同步之例 */
#include
main( )
{
int pid1;
if(pid1=fork())
if (fork())
{
/*create child1 */
/*create the child2*/
//此时启动一个父进程
{printf (“parent’s context.\n”);
printf(“parent is waiting the child1 terminate.\n);
wait(0);
//父进程进入等待状态
printf(“parent is waiting the child2 terminate.\n”);
wait(0);
printf(“parent terminate.\n”);
exit(0);
//进程终止
}
else
/* child2*/
//进入 5s 休眠状态
//当并发执行子程序 1 时
printf(“child2’s context.\n”);
sleep(5);
printf(“ child2 terminate.\n”);
exit(0);
}
else { if(pid1==0)/* child1 */
{ printf(“child1’s context.\n”);
sleep(10);
printf(“child1 terminate.\n”);
exit(0);
}
}
}
分析：
启动父进程后，开始创建子进程。若第一个子进程 1 创建成功，则继续创建子进程 2，接下
来进入三段程序并发执行的状态。结合我的运行结果来看，子进程 1 先被执行打印“child1’s
context.\n”然后子进程 1 进入 10 秒睡眠状态；随机轮到子进程 2 执行打印“child2’s context.\n”
然后子进程 2 进入 5 秒睡眠状态；由于子进程 1 睡眠时间较长，接下来轮到父进程执行 printf
(“parent’s context.\n”)；和 printf(“parent is waiting the child1 terminate.\n);然后等待子进程响
应，由于子进程 2 睡眠时间较短，接下来先执行子进程 2 printf(“ child2 terminate.\n”)，子进
程 2 结束。此时随机选择了执行父进程（可能子进程 1 还没醒）printf(“parent is waiting the
child2 terminate.\n”)，等待子进程 1，子进程 1 醒后执行 printf(“child1 terminate.\n”);子进程
1 结束。父进程执行 printf(“parent terminate.\n”);整个进程终止。
注释： fork( ) 调用正确完成时，给父进程返回地是被创建子进程的标识，给子进程返回的
是 0；创建失败时，返回给父进程的时－1；
exit(0) 进程终止自己
wait(0) 父进程同步等待子进程结束，即无子进程结束，父进程等待。
（2）管道通信机制
通过使用管道实现两个和多个进程之间的通信。所谓管道，就是将一个进程的标准输
出与另一个进程的标准输入联系在一起，进行通信的一种方法。同组进程之间可用无名管道
进行通信，不同组进程可通过有名管道通信。
使用无名管道进行父子进程之间的通信
＃include
#include
#include
int pipe( int filedes[2]);
char parent[]=”a message to pipe’ communication.\n”；
main()
{ int pid,chan1[2];
char buf[100];
pipe(chan1);
pid=fork();
//创建管道
//创建容量为 100 的缓存
if(pid<0)
{ printf(“to create child error\n”);
exit(1);
}
if(pid>0)
//表示在父进程中，开启写通道
{
close(chan1[0]);
printf(“parent process sends a message to child.\n”);
write(chan1[1],parenit,sizeof(parent));
/*父进程关闭读通道*/
//括号中定义要进行读写操作的文件描述
符,内存地址，字节数
close(chan1[1]);
printf(“parent process waits the child to terminate.\n”);
wait(0);
printf(“parent process terminates.\n”);
//关闭写通道
}
else{
close(chan1[1]);/*子进程关闭写通道*/
read(chan1[0],buf,100);
printf(“the message read by child process form parent is %s.\n”,buf);
close (chan1[0]);
printf(“child process terminates\n”);
//读文件至 100 字节
}
}
观察运行结果。
注释：pipe( int filedes[2])：创建一个无名管道，filedes[0]为读通道，filedes[1]为写通道。
分析：创建通道后，父进程关闭读通道以避免子进程读数据，开启写通道将数据写入
文件；写完后子进程同样关闭写通道以避免父进程写数据，再开启读通道读出数据。
（3）Linux 中的多线程编程 threads.c
#include
#include
#include
#include
#define MAX 10
// 两个线程共同运行 10 次
pthread_t thread[2];
pthread_mutex_t mut;
int number=0, i;
void *thread1()
{
printf ("thread1 : I'm thread 1\n");
for (i = 0; i < MAX; i++)
{
printf("thread1 : number = %d\n",number);
pthread_mutex_lock(&mut);
number++;
pthread_mutex_unlock(&mut);
sleep(2);
}
printf("thread1 :主函数在等我完成任务吗？\n");
pthread_exit(NULL);
//退出线程
}
void *thread2()
{
printf("thread2 : I'm thread 2\n");
for (i = 0; i < MAX; i++)
{
//for 循环至 i 加到最大值
printf("thread2 : number = %d\n",number);
pthread_mutex_lock(&mut);
//上互斥锁
number++;
pthread_mutex_unlock(&mut);
sleep(3);
}
//解除互斥锁
printf("thread2 :主函数在等我完成任务吗？\n");
pthread_exit(NULL);
}
void thread_create(void)
{
int temp;
memset(&thread, 0, sizeof(thread));
/*创建线程*/
if((temp = pthread_create(&thread[0], NULL, thread1, NULL)) != 0)
//comment1
//comment2
else
printf("线程 1 创建失败!\n");
printf("线程 1 被创建\n");
if((temp = pthread_create(&thread[1], NULL, thread2, NULL)) != 0)
//comment3
else
}
printf("线程 2 创建失败");
printf("线程 2 被创建\n");
void thread_wait(void)
{
/*等待线程结束*/
if(thread[0] !=0) {
//comment4
pthread_join(thread[0],NULL);
printf("线程 1 已经结束\n");
}
if(thread[1] !=0) {
//comment5
pthread_join(thread[1],NULL);
printf("线程 2 已经结束\n");
}
}
int main()
{
/*用默认属性初始化互斥锁*/
pthread_mutex_init(&mut,NULL);
printf("我是主函数哦，我正在创建线程，呵呵\n");
thread_create();
printf("我是主函数哦，我正在等待线程完成任务阿，呵呵\n");
thread_wait();
return 0;
}
分析：创建两个线程，让他们交替互斥的完成 1 到 10 为止的计数操作，当线程 1 计数时，
添加互斥锁避免线程而运算，运算完毕后交由进程而互斥完成下一个数的累加运算，线程 1
和 2 就这样交替进行。
3． 注意：Gcc –lpthread –o thread.out thread.c
线程相关操作
1） pthread_t
pthread_t 在头文件/usr/include/bits/pthreadtypes.h 中定义：
typedef unsigned long int pthread_t;
它是一个线程的标识符。
2）pthread_create
函数 pthread_create 用来创建一个线程，它的原型为：
extern int pthread_create __P ((pthread_t *__thread, __const pthread_attr_t *__attr,
void *(*__start_routine) (void *), void *__arg));
第一个参数为指向线程标识符的指针，第二个参数用来设置线程属性，第三个参数是
线程运行函数的起始地址，最后一个参数是运行函数的参数。这里，我们的函数 thread
不需要参数，所以最后一个参数设为空指针。第二个参数我们也设为空指针，这样将生
成默认属性的线程。对线程属性的设定和修改我们将在下一节阐述。当创建线程成功时，
函数返回 0，若不为0 则说明创建线程失败，常见的错误返回代码为EAGAIN 和 EINVAL。
前者表示系统限制创建新的线程，例如线程数目过多了；后者表示第二个参数代表的线
程属性值非法。创建线程成功后，新创建的线程则运行参数三和参数四确定的函数，原
来的线程则继续运行下一行代码。
pthread_exit
3）pthread_join
函数 pthread_join 用来等待一个线程的结束。函数原型为：
extern int pthread_join __P ((pthread_t __th, void **__thread_return));
第一个参数为被等待的线程标识符，第二个参数为一个用户定义的指针，它可以用来存
储被等待线程的返回值。这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到
被等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源被收回。一个线程的结束有
两种途径，一种是象我们上面的例子一样，函数结束了，调用它的线程也就结束了；另
一种方式是通过函数 pthread_exit 来实现。它的函数原型为：
extern void pthread_exit __P ((void *__retval)) __attribute__ ((__noreturn__));
唯一的参数是函数的返回代码，只要 pthread_join 中的第二个参数 thread_return 不是
NULL，这个值将被传递给 thread_return。最后要说明的是，一个线程不能被多个线程
等待，否则第一个接收到信号的线程成功返回，其余调用 pthread_join 的线程则返回错
误代码 ESRCH。
在这一节里，我们编写了一个最简单的线程，并掌握了最常用的三个函数 pthread_create，
pthread_join 和 pthread_exit。下面，我们来了解线程的一些常用属性以及如何设置这些
属性。
互斥锁相关
互斥锁用来保证一段时间内只有一个线程在执行一段代码。
1） pthread_mutex_init
pthread_mutex_unlock
函数 pthread_mutex_init 用来生成一个互斥锁。NULL 参数表明使用默认属性。如果
需 要 声 明 特 定 属 性 的 互 斥 锁 ， 须 调 用 函 数 pthread_mutexattr_init 。 函 数
pthread_mutexattr_setpshared 和函数 pthread_mutexattr_settype 用来设置互斥锁属性。前
一 个 函 数 设 置 属 性 pshared ， 它 有 两 个 取 值 ， PTHREAD_PROCESS_PRIVATE 和
PTHREAD_PROCESS_SHARED。前者用来不同进程中的线程同步，后者用于同步本进
程 的 不 同 线 程 。 在 上 面 的 例 子 中 ， 我 们 使 用 的 是 默 认 属 性 PTHREAD_PROCESS_
PRIVATE。后者用来设置互斥锁类型，可选的类型有 PTHREAD_MUTEX_NORMAL、
PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK、PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE 和 PTHREAD
_MUTEX_DEFAULT。它们分别定义了不同的上锁、解锁机制，一般情况下，选用最后
一个默认属性。
2） pthread_mutex_lock
pthread_mutex_lock 声明开始用互斥锁上锁，此后的代码直至调用 pthread_mutex_unlock
为 止 ， 均 被 上 锁 ， 即 同 一 时 间 只 能 被 一 个 线 程 调 用 执 行 。 当 一 个 线 程 执 行 到
pthread_mutex_lock 处时，如果该锁此时被另一个线程使用，那此线程被阻塞，即程序
将等待到另一个线程释放此互斥锁。
注意：
1）需要说明的是，上面的两处 sleep 不光是为了演示的需要，也是为了让线程睡眠一段
时间，让线程释放互斥锁，等待另一个线程使用此锁。
2）请千万要注意里头的注释 comment1-5，如果没有 comment1 和 comment4,comment5,
将导致在 pthread_join 的时候出现段错误，另外，上面的 comment2 和 comment3 是根源
所在，所以千万要记得写全代码。因为上面的线程可能没有创建成功，导致下面不可能
等到那个线程结束，而在用 pthread_join 的时候出现段错误（访问了未知的内存区）。
另外，在使用 memset 的时候，需要包含 string.h 头文件。
实验报告
（1） 实验题目。
pthread_delay_np
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