实验三 进程管理--进程的创建与并发执行一．目的和要求通过进程的创建、运行和撤销加深对进程概念和进程并发执行的理解，明确进程与程序之间的 区别二．实验内容1、 Shell下的进程控制：用ps命令查看进程；用kill命令中止某些进程；用pstree命令显示系统 中进程的层次结构可通过“帮助”查看上述命令有哪些参数)2、 掌握系统调用 fork( )， exec 系列函数(6 个)，exit( )， wait( )， waitpid( )， getpid( )， getppid() 的功能和实现过程3、 编写一段程序，使用系统调用 fork( )创建两个子进程当此程序运行时，在系统中有一个父进 程和两个子进程活动让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符'a'两个子进 程分别显示字符'b'和'c'观察屏幕上的显示结果，并分析原因4、 将上述的输出字符改为输出较长的字符串，观察进程并发执行，分析执行结果5、 编写一段程序，使用系统调用 fork( )创建一个子进程，在子进程中显示该子进程及其父进程的 PID,然后子进程睡眠10秒钟(使用系统调用sleep(lO))；父进程通过调用wait()等待子进程 结束，并显示该子进程的 PID。
6、 编写一段程序，使用系统调用fork()创建一个子进程子进程通过系统调用exec系列函数调 用命令ls,调用exit()结束而父进程则调用waitpid()等待子进程结束，并在子进程结束后显 示子进程的标识符，然后正常结束三．实验提示1、fork( )fork()是Linux的系统调用，其作用是创建进程，创建的子进程共享父进程在内存的程序段副本 int fork(void)创建一个新进程调用fork的进程称为父进程，新进程是子进程fork系统调用为父子进程返 回不同的值：子进程中返回0，父进程中返回子进程的PID，即fork()被调用了一次，但返回了两次， 子进程继承了父进程的许多特性，并具有与父进程完全相同的用户级上下文，父子进程并发执行； 如创建不成功则返回负数值fork出错可能有两种原因(errno的含义请见后面第6部分)：(1) 当前的进程数已经达到了系统规定的上限，这时errno的值被设置为EAGAIN2) 系统内存不足，这时errno的值被设置为ENOMEM例如下面的代码：#include /* 提供类型 pid_t 的定义 */#include #include main(void){pid_t pid; /*定义进程ID，pid_t是一种数据类型，在头文件sys/types.h中定义*/ pid=fork();if(pid<0){printf("fork error\n");exit(0);}else if(pid==0)printf("this is the child process!\n"); /*子进程执行的代码*/elseprintf("this is the parent process!\n"); /*父进程执行的代码 */}虽然父进程与子进程程序完全相同，但每个进程都有自己的程序计数器PC (注意子程序的PC 开始位置)，然后根据pid变量保存的fork()返回值的不同，执行了不同的分支语句，如下图所示：PCpid=fork();if(pid<0){ printf("fork error\n");exit(O);}else if(pid==0)printf("this is the child process!\n");elsefork( )调用前printf("this is the parent process!\n");fork( )调用后2、exec 系列exec系统调用用新程序覆盖调用它的进程的地址空间。
exec把一个新的程序装入调用进程的内 存空间，来改变调用进程的执行代码此时，系统把代码段替换成新程序的代码，废弃原有的数据 段和堆栈段，并为新程序分配新的数据段和堆栈段，唯一留下的就是进程号对系统而言，还是同 一个进程，只不过运行另一个可执行程序所以，fork( )/exec()组合是典型的Linux新进程产生模式， 通常先用fork()创建新进程，然后新进程通过调用exec()系列执行自己的任务exec加后缀，可有多种格式：int execl(const char *path,const char *arg0,const char *arg1,・・,(const char *)0);int execlp(const char *file,const char *arg0,const char *arg1,・・,(const char *)0);int execle(const char *path, const char *arg0, const char *arg1, ... ,(const char *)0, char *const envp[]);int execv(const char *path,const char *argv[]);int execvp(const char *file,const char *argv[]);int execve(const char *path, const char * argv[], char * const envp[]);其中系统调用名称中的1代表长格式，v代表利用argv传参，e代表从envp传递环境变量，p代表从 PATH指定路径搜索文件。
使用以上函数需包含头文件unistd.hincludevunistd.h>)以上六个函数中，execve是系统调用函数，其它5个函数都是在用户空间中实现的，实际最终 也是调用execve实现最终功能共同特点：运行成功时没有返回，因为把原来的程序置换了；运行 失败时返回 -1，失败原因存于 errno 中例子：(1) int execl(const char *path,const char *arg0,const char *arg1…・・,(const char *)0);execl()用来执行参数path字符串所代表的文件路径，接下来的参数代表执行该文件时传递过去 的argv[O]、argv[l] ，最后一个参数必须用空指针(NULL)做结束程序范例如下(execl_test.c)：#includemain(){execl(“/bin/ls”,”ls”,”-al”,”/etc/passwd”,(char * )0);}执行结果：/* 执行 /bin/ls -al /etc/passwd */-rw-r--r-- 1 root root 705 Sep 3 13 :52 /etc/passwd(2) int execlp(const char *file,const char *arg0,const char *arg1,・・,(const char *)0);execlp()从PATH环境变量所指的目录中查找符合参数file的文件名，找到后便执行该文件， 然后将第二个以后的参数当做该文件的argv[0]、argv[1]……，最后一个参数必须用空指针(NULL) 做结束。
程序范例如下(execlp_test.c)：#includemain(){execlp(“ls”,”ls”,”-al”,”/etc/passwd”,(char *)0);}执行结果：/*执行 ls -al /etc/passwd execlp()会依 PATH 变量中的/bin 找到/bin/ls */ -rw-r--r-- 1 root root 705 Sep 3 13 :52 /etc/passwd(3) int execle(const char *path, const char *arg0, const char *arg1, ... ,(const char *)0, char *const envp[]);execle()用来执行参数path字符串所代表的文件路径，接下来的参数代表执行该文件时传递过 去的argv[0]、argv[1] ，最后一个参数必须用空指针(NULL)做结束与execl()不同的是：execl() 把默认的环境变量不做任何修改地传给被执行的应用程序，而execle()会用指定的环境变量envp去 替代默认的环境变量程序范例如下(execle_test.c)：(注意：程序中的命令“env”作用是“显示当 前用户的环境变量”。
)#includemain(){char *newenv[]={“PATH=/bin:/usr/bin”,”HOME=/home/user”,NULL}; execle(“/usr/bin/env”,”/usr/bin/env”,(char *)0,newenv);}执行结果：PATH=/bin:/usr/binHOME=/home/user(4) int execv(const char *path,const char *argv[]);execv()用来执行参数path字符串所代表的文件路径，与execl()不同的地方在于execv()只需两 个参数，第二个参数利用数组指针来传递给执行文件程序范例如下(execv_test.c)：#includemain(){char *argv[ ]={“ls”,”-al”,”/etc/passwd”,(char*)0}; execv(”/bin/ls”,argv);}执行结果：/* 执行/bin/ls -al /etc/passwd */-rw-r--r-- 1 root root 705 Sep 3 13 :52 /etc/passwd(5) int execvp(const char *file,const char *argv[]);execvp()会从PATH环境变量所指的目录中查找符合参数file的文件名，找到后便执行该文件， 然后将第二个参数argv传给这个要执行的文件。
程序范例如下(execvp_test.c)：/*请与 execlp_test.c 范例对照*/#includemain(){char * argv[ ] ={ “ls”,”-al”,”/etc/passwd”,0};execvp(“ls”,argv);}执行结果 -rw-r--r-- 1 root root 705 Sep 3 13 :52 /etc/passwd(6) int execve(const char * path, const char * argv[ ], char * const envp[]);execve()用来执行参数path字符串所代表的文件路径，第二个参数系利用数组指针来传递给执 行文件，最后一个参数则为传递给执行文件的新环境变量数组程序范例如下(execve_test.c)：#includemain(){char * argv[ ]={“ls”,”-al”,”/etc/passwd”,(char *)0};char * envp[ ]={“PATH=/bin”,0}execve(“/bin/ls”,argv,envp);}执行结果： -rw-r--r-- 1 ro。