操作系统—进程控制实验
作者：互联网
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1.关于实验前环境准备
要准备好C语言的编译环境，安装方法为
sudo apt-get install gcc
相信大家编译环境都已经准备好了，这里因为已经安装好了，就不重复安装了，有问题百度上面也有详细的解决方案~
2.关于可能用到的命令
sudo
表示 “superuser do”，它允许已验证的用户以其他用户的身份来运行命令。
用法：
sudo 选项 参数
我们可以用sudo su来永久性获取root权限
PS：输入命令后是需要输入密码的，Linux中的密码是不显示的，所以大家不必疑惑
cd：
功能： Change Directory 切换目录
命令格式：cd [相对路径或绝对路径或特殊符号]
用法：
1.不加参数时，默认切换到用户主目录
2.接绝对路径或相对路径，切换到对应目录
3.接特殊符号，进入到对应表示目录
~进入用户主目录；
-返回进入此目录之前所在的目录；
…返回上级目录；
…/…返回上两级目录；
!$把上个命令的参数作为cd参数使用。
touch
功能：创建一个文件
命令格式：touch 文件名
例如：touch hello.c //用于创建一个hello.c文件
gcc
功能：编译C语言文件
命令格式：
1)gcc -o 指定文件名 文件
2)gcc 文件
前者会生成指定文件名的编译文件，后者会生成一个a.out文件
3.关于makefile
Linux Makefile是用于自动编译和链接的，一个工程有很多文件组成，每一个文件的改变都会导致工程的重新链接，但是不是所有的文件都需要重新编译，Linux Makefile中纪录有文件的信息，在Linux Makefile时会决定在链接的时候需要重新编译哪些文件。
在实验过程中我们可以不用多文件直接编译运行，这样就不需要用到makefile了，但是也可以像实验指导手册用多文件，然后用makefile来编译运行
4.关于实验说明
与进程创建、执行有关的系统调用说明
进程可以通过系统调用 fork()创建子进程并和其子进程并发执行.子进程初始 的执行映像是父进程的一个复本.子进程可以通过exec()系统调用族装入一个新的执行程序。父进程可以使用 wait()或 waitpid()系统调用等待子进程的结束并负责收集和清理子进程的退出状态。
fork()系统调用语法:
#include <unistd.h>
pid_t fork(void); fork
成功创建子进程后将返回子进程的进程号,不成功会返回-1. exec 系统调用有一组 6 个函数,其中示例实验中引用了 execve
系统调用语法:
#include <unistd.h>
int execve(const char *path, const char*argv[], const char * envp[]);
path 要装入的新的执行文件的绝对路径名字符串. argv[] 要传递给新执行程序的完整的命令参数列表(可以为空). envp[] 要传递给新执行程序的完整的环境变量参数列表(可以为空). Exec
执行成功后将用一个新的程序代替原进程，但进程号不变，它绝不会再 返回到调用进程了。如果 exec 调用失败，它会返回-1。
wait() 系统调用语法:
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int*status);
pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int option);
status 用于保留子进程的退出状态第二部分 操作系统算法实验 pid 可以为以下可能值：
-1 等待所有 PGID 等于 PID 的绝对值的子进程
1 等待所有子进程
0 等待所有 PGID 等于调用进程的子进程
>0 等待 PID 等于 pid 的子进程
option 规定了调用 waitpid 进程的行为：
WNOHANG 没有子进程时立即返回
WUNTRACED没有报告状态的进程时返回
wait 和 waitpid 执行成功将返回终止的子进程的进程号，不成功返回-1。
getpid()系统调用语法:
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t getpid(void);
pid_t getppid(void);
getpid 返回当前进程的进程号，getppid 返回当前进程父进程的进程号
与进程控制有关的系统调用说明
可以通过信号向一个进程发送消息以控制进程的行为。信号是由中断或
异常事件引发的，如：键盘中断、定时器中断、非法内存引用等。信号的 名字都以 SIG 开头，例如 SIGTERM、SIGHUP。可以使用kill -l 命令查看 系统当前的信号集合。
信号可在任何时间发生，接收信号的进程可以对接收到的信号采取3种处理措施之一：
①忽略这个信号
②执行系统默认的处理
③捕捉这个信号做自定义的处理
信号从产生到被处理所经过的过程：
产 生 (generate)-> 挂起 (pending)-> 派 送 (deliver)-> 部 署 (disposition) 或忽略 (igore)
一个信号集合是一个C 语言的 sigset_t 数据类型的对象，sigset_t 数据类型定义在<signal.h>中。被一个进程忽略的所有信号的集合称为一个信号掩 码(mask)。
从程序中向一个进程发送信号有两种方法：
调用shell 的 kill 命令，调用kill系统调用函数。kill能够发送除杀死一个进程(SIGKILL、SIGTERM、SIGQUIT) 之外的其他信号，例如键盘中断(Ctrl+C)信号 SIGINT,进程暂停(Ctrl+Z)信号 SIGTSTP 等等。
调用Pause 函数会令调用进程的执行挂起直到一个任意信号到来后再继 续运行。
调用 sleep函数会令调用进程的执行挂起睡眠指定的秒数或一个它可以 响应的信号到来后继续执行。
每个进程都能使用 signal函数定义自己的信号处理函数，捕捉并自行处 理接收的除 SIGSTOP 和 SIGKILL 之外的信号。
以下是有关的系统调用的语法说明。
kill 系统调用语法：
#include <sys/types.h>
#include<signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);
pid 接收信号的进程号
signal 要发送的信号
kill 发送成功返回接收者的进程号，失败返回-1。
pause 系统调用语法：
＃include <unistd.h>
int pause(void);
pause 挂起调用它的进程直到有任何信号到达。调用进程不自
定义处理方法，则进行信号的默认处理。只有进程自定义了信号处理方法 捕获并处理了一个信号后，pause 才会返回调进程。pause 总是返回-1,并设 置系统变量 errno 为 EINTR。
sleep 系统调用语法：
#include <unistd.h>
unsigned int sleep(unsigned int seconds);
seconds 指定进程睡眠的秒数 如果指定的秒数到，sleep 返回 0。
signal 系统调用语法为:
#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
signum 要捕捉的信号 handler
进程中自定义的信号处理函数名
signal 调用成功会返回信号处理函数的返回值，不成功返回-1,并设置 系统变量 errno 为SIG_ERR。
5.关于实验指导的程序
打开一终端命令行窗体，新建一个文件夹，在该文件夹中建立以下名为pctl.c
的C语言程序,代码如下：
#include "pctl.h"
int main(int argc, char *argv[]) {
int i;
int pid; //存放子进程号
int status; //存放子进程返回状态
char *args[] = {"/bin/ls", "-a", NULL}; //子进程要缺省执行的命令
signal(SIGINT, (sighandler_t)sigcat); //注册一个本进程处理键盘中断的函数
pid = fork(); //建立子进程
if (pid < 0) // 建立子进程失败?
{
printf("Create Process fail!\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (pid == 0) // 子进程执行代码段
{
//报告父子进程进程号
printf("I am Child process %d\nMy father is %d\n", getpid(), getppid());
pause(); //暂停，等待键盘中断信号唤醒
//子进程被键盘中断信号唤醒继续执行
printf("%d child will Running: \n", getpid()); //
if (argv[1] != NULL) {
//如果在命令行上输入了子进程要执行的命令
//则执行输入的命令
for (i = 1; argv[i] != NULL; i++) printf("%s ", argv[i]);
printf("\n");
//装入并执行新的程序
status = execve(argv[1], &argv[1], NULL);
} else {
//如果在命令行上没输入子进程要执行的命令
//则执行缺省的命令
for (i = 0; args[i] != NULL; i++) printf("%s ", args[i]);
printf("\n");
//装入并执行新的程序
status = execve(args[0], args, NULL);
}
} else //父进程执行代码段
{
printf("\nI am Parent process %d\n", getpid()); //报告父进程进程号
if (argv[1] != NULL) {
//如果在命令行上输入了子进程要执行的命令
//则父进程等待子进程执行结束
printf("%d Waiting for child done.\n\n", pid);
waitpid(pid, &status, 0); //等待子进程结束
printf("\nMy child exit! status = %d\n\n", status);
} else {
//如果在命令行上没输入子进程要执行的命令
//唤醒子进程，与子进程并发执行不等待子进程执行结束，
if (kill(pid, SIGINT) >= 0)
printf("%d Wakeup %d child.\n", getpid(), pid);
printf("%d don't Wait for child done.\n\n", getpid());
}
}
return EXIT_SUCCESS;
}
再建立以下名为 pctl.h 的 C 语言头文件，代码如下：
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>
//进程自定义的键盘中断信号处理函数
typedef void (*sighandler_t)(int);
void sigcat() { printf("%d Process continue\n", getpid()); }
建立以下项目管理文件 Makefile，文件内容如下
head = pctl.h
srcs = pctl.c
objs = pctl.o
opts = -g -c
all: pctl
pctl: $(objs)
gcc $(objs) -o pctl
pctl.o: $(srcs) $(head)
gcc $(opts) $(srcs)
clean:
rm pctl *.o
输入 make 命令编译连接生成可执行的 pctl 程序
$gmake
gcc -g -c pctl.c
gcc pctl.o -o pctl
执行 pctl 程序
进程号是动态产生的,每次执行都不相同
./pctl
再执行
./pctl /bin/ls -l
可以看到这一次子进程仍然被挂起，而父进程则在等待子进程的完成。
输入ctrl+z可以看到[1]+ 已停止 ./pctl /bin/ls -l
输入ps -l显示
最后输入fg显示
具体详细内容可以参照实验指导手册
6.关于独立实验
参考以上示例程序中建立并发进程的方法，编写一个多进程并发执行程序。父进
程首先创建一个执行ls命令的子进程然后再创建一个执行ps命令的子进程，并控制 ps 命令总在 ls 命令之前执行。
我们可以像实验样例一样建立两个文件，需要利用makefile文件
步骤一：先建立头文件，头文件中包含一个进程自定义的键盘中断信号处理函数代码如下：
/*
* @Author: Henry
* @Date: 2021-03-22 15:58:15
* @LastEditors: Henry
* @LastEditTime: 2021-03-22 15:59:00
*/
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>
//进程自定义的键盘中断信号处理函数
typedef void (*sighandler_t)(int);
void sigcat() { printf("%d 进程继续\n", getpid()); }
//getpid 返回当前进程的进程号，getppid 返回当前进程父进程的进程号
步骤二：通过代码调用头文件，实现题目要求，代码如下：
/*
* @Author: Henry
* @Date: 2021-03-22 15:58:15
* @LastEditors: Henry
* @LastEditTime: 2021-03-27 23:25:57
*/
#include "pctl.h"
//ls命令：列出目标目录中所有的子目录和文件
//ps命令：process status,列出系统中运行的进程及状态；
int main(int argc, char *argv[]) {
int status1, status2;
signal(SIGINT, (sighandler_t)sigcat); // 申请中断
char *args1[] = {"/bin/ls", "-a", NULL}; //两个进程
char *args2[] = {"/bin/ps", "-a", NULL};
int pid1 = fork();
if (pid1 < 0) {
printf("创建进程失败\n");
}
if (pid1 == 0) {
printf("ls %d号子进程启动\n", getpid());
printf("暂停，等待键盘的中断信号唤醒\n");
pause(); // 等待中断
printf("ls %d号子进程开始执行\n", getpid());
status1 = execve(args1[0], args1, NULL);
exit(0);
} else {
// 父进程
printf("\n %d号父进程启动\n ", getpid());
int pid2 = fork();
if (pid2 > 0) //只有pid2结束才运行
{
printf("ps %d号子进程结束了\n", pid2);
printf("ls %d号进程正在工作\n", pid1);
waitpid(pid2, &status2, 0);
//waitpid 执行成功将返回终止的子进程的进程号，不成功返回-1。
kill(pid1, SIGINT); //运行p1
waitpid(pid1, &status1, 0);
printf("ls %d号进程结束了\n", pid1);
printf("%d号父进程结束了\n", getpid());
exit(0);
}
if (pid2 < 0) {
printf("进程创建失败\n");
}
if (pid2 == 0) {
printf("ps %d号进程启动\n ", getpid());
status2 = execve(args2[0], args2, NULL);
}
}
return 0;
}
步骤三：
创建makefile文件
文件内容如下：
head = pctl.h
srcs = test.c
objs = test.o
opts = -g -c
all: test
pctl: $(objs)
gcc $(objs) -o test
pctl.o: $(srcs) $(head)
gcc $(opts) $(srcs)
clean:
rm test *.o
最后输入命令来执行程序查看结果
实验用到的文件
懒人方法：
直接在桌面创建test.c文件
代码如下：
/*
* @Author: Henry
* @Date: 2021-03-22 15:58:15
* @LastEditors: Henry
* @LastEditTime: 2021-03-27 23:25:57
*/
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
//进程自定义的键盘中断信号处理函数
void sigcat() {
printf("%d Process continue\n", getpid());
}
//ls命令：列出目标目录中所有的子目录和文件
//ps命令：process status,列出系统中运行的进程及状态；
int main(int argc, char *argv[]) {
int status1, status2;
signal(SIGINT, (sighandler_t)sigcat); // 申请中断
char *args1[] = {"/bin/ls", "-a", NULL}; //两个进程
char *args2[] = {"/bin/ps", "-a", NULL};
int pid1 = fork();
if (pid1 < 0) {
printf("创建进程失败\n");
}
if (pid1 == 0) {
printf("ls %d号子进程启动\n", getpid());
printf("暂停，等待键盘的中断信号唤醒\n");
pause(); // 等待中断
printf("ls %d号子进程开始执行\n", getpid());
status1 = execve(args1[0], args1, NULL);
exit(0);
} else {
// 父进程
printf("\n %d号父进程启动\n ", getpid());
int pid2 = fork();
if (pid2 > 0) //只有pid2结束才运行
{
printf("ps %d号子进程结束了\n", pid2);
printf("ls %d号进程正在工作\n", pid1);
waitpid(pid2, &status2, 0);
//waitpid 执行成功将返回终止的子进程的进程号，不成功返回-1。
kill(pid1, SIGINT); //运行p1
waitpid(pid1, &status1, 0);
printf("ls %d号进程结束了\n", pid1);
printf("%d号父进程结束了\n", getpid());
exit(0);
}
if (pid2 < 0) {
printf("进程创建失败\n");
}
if (pid2 == 0) {
printf("ps %d号进程启动\n ", getpid());
status2 = execve(args2[0], args2, NULL);
}
}
return 0;
}
然后执行
gcc text.c -o test.o和./test.o即可
或者gcc text.c -o test和./test
Q(跪求大佬解答)？
萌新提问：
gcc test.c -o test和gcc test.c -o test.o生成的文件都可以执行，两者有什么区别?- 为什么文件夹中运行
./test.o会权限不足，但是运行./test确是可以
看了一堆博客和文档，感觉还是有点云里雾里的，有地方写错了，欢迎大佬们指正，谢谢！！！
标签：操作系统,int,pctl,实验,getpid,printf,进程,include 来源： https://blog.csdn.net/weixin_45728192/article/details/115277741