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1、软件开发技术基础第3章 操作系统及程序设计讲授教师：卫颜俊讲授教师：卫颜俊 主 要 内 容l操作系统及其功能l进程管理应用程序设计 l内存管理应用程序设计 l设备与文件管理应用程序设计 l人机接口管理应用程序设计 学时安排l6个学时讲授(36/6)l2个学时实验(12/6) 本章序l计算机系统l硬件系统l主机、显示器、打印机、键盘和鼠标等 l软件系统 l操作系统、浏览器、办公软件、杀毒软件、多媒体软件、软件开发工具和数据库软件等lWindows Server 2003是一种操作系统 本章目标l大学计算机基础 为先修课程l回答了：操作系统在计算机中起的作用和它能干什么 l未回答：如何干、又如何在
2、操作系统下编写程序 l 本课本章l不对操作系统的原理作深入的介绍，但以它的几项重要功能为主线，以C+为工具，揭示了一部分操作系统“内幕”，使读者对操作系统的工作原理有进一步的了解，同时对程序设计语言的应用有所加强 31 操作系统及其功能操作系统及其功能 l操作系统的发展l手工操作、批处理、多道程序系统和分时操作系统等四个阶段，其中分时操作系统为目前最为流行l实用的操作系统lWindows XlDOSlLinux 311 操作系统的定义操作系统的定义 l定义l一组控制和管理计算机软、硬件资源，为用户提供便捷使用计算机的程序的集合 l作用 l管理计算机和使用计算机 l特征 l并发性、共享性、虚拟性
3、和不确定性 l计算机系统组成l硬件、操作系统、其他系统软件、应用软件和用户接口 312 操作系统的功能操作系统的功能lCPU与进程管理l对处理器的时间进行合理分配、对处理器的运行实施有效的管理l存储器管理l对存储器进行分配、保护和扩充l设备管理l根据确定的设备分配原则对设备进行分配，使设备与主机能够并行工作，为用户提供良好的设备使用界面l文件管理l有效地管理文件的存储空间，合理地组织和管理文件系统，为文件访问和文件保护提供更有效的方法及手段l用户接口l用户操作计算机的界面,或称为用户界面，通过用户接口，用户只需进行简单操作，就能实现复杂的应用处理 用户接口类型l命令接口，用户通过交互命令方式直
4、接或间接地对计算机进行操作， DOS：是纯命令行输入方式，Windows：鼠标操作方式l程序接口，供用户以程序方式进行操作，或API(Application Programming Interface)，用户通过API函数可以调用系统提供的例行程序，实现既定的操作。 DOS：中断服务功能，Windows：Windows API函数313 DOS与Windows操作使用方法简介 lDOS常用命令：HELP DIR CLS CD RD COPY lWindows 最常用的功能是：桌面、浏览器、资源管理器、我的电脑、网上邻居、控制面板(Control)、任务管理器(taskmgr)、Word、Exc
5、el、VC+,记事本(Notepad)，写字板(write) 314 DOS与Windows操作系统程序接口简介 lDOS单用户单任务的磁盘操作系统 功能体现在系统提供的DOS和BIOS层上，借助于高级语言和汇编语言，并通过调用中断服务程序，可以完成大部分编程工作。 lWindows一种多用户多任务、图形化的新型操作系统 Windows NT体系结构 登录进程和会话管理器 事件日志、调度服务、SQL ServerWin32 MS-DOS程序和Win32程序进程线程管理、I/O和内存管理 线程调度、中断和异常处理 将内核、设备驱动程序和执行体分离以适应不同的平台 将I/O函数调用转换为I/O请求
6、 窗口和绘制 窗口 消息 lWindows程序是以事件为驱动、消息机制为基础 l消息定义：由用户操作而向应用程序发出的信息，也包括操作系统内部产生的消息。l消息类型：windows消息，命令消息和控件通知 WM_LBUTTONDOWN 、WM_PAINTl消息结构：消息号和参数组成typedef struct tagMSG HWND hwnd;窗口句柄，为NULL，则可检索所有驻留在消息队列中的消息 UINT message;消息值，由windows.h头文件中的宏定义来标识 WPARAM wParam;包含有关消息的附加信息,不同消息其值有所不同 LPARAM lParam; DWORD t
7、ime; 指定消息送至队列的时间 POINT pt;指定消息发送时屏幕光标的位置， 其数据类型POINT也是一个结构体MSG;Windows数据类型 Windows程序框架 lWinMain框架结构例3-1l对话框框架程序例3-2l文档视图框架程序 例3-3例3-1 WinMain框架结构l要求：l显示一个窗口l在窗口中显示一段文字l步骤：l打开VC+l新键工程类型为“Win32 Application” l添加C+源程序例3-1 WinMain框架结构(2)l用到的主要数据结构：lUINT 无符号整数 等价于 unsigned intlHINSTANCE 实例句柄等价于 unsigned o
8、nglPSTR 字符指针等价于 char *lTCHAR 字符等价于 charlHWND窗口句柄等价于 unsigned longlMSG 消息结构lWINAPI CDECLlLRESULT 消息返回值等价于longlCALLBACK PASCALlWPARAM 消息参数 等价于UINTlLPARAM 消息参数 等价于longlPAINTSTRUCT 窗口绘制信息结构lHDC设备环境句柄等价于unsigned longlWNDCLASS 窗口结构体 例3-1 WinMain框架结构(3)ltypedef struct _WNDCLASS l UINT style; l WNDPROC lpfn
9、WndProc; l int cbClsExtra; l int cbWndExtra; l HANDLE hInstance; l HICON hIcon; l HCURSOR hCursor; l HBRUSH hbrBackground; l LPCTSTR lpszMenuName; l LPCTSTR lpszClassName; l WNDCLASS; 例3-2对话框框架程序l步骤 l打开VC+ l工程类型为“MFC AppWizard(exe) ”l程序类型为“Dialog based ”l改变窗口标题l改变静态控件标题例3-3文档视图框架程序 l步骤 l打开VC+ l工程类型为
10、“MFC AppWizard(exe) ”l程序类型为“Single document ”l改变窗口标题l在视图类的OnDraw函数中添加代码：“pDC-TextOut(100,100,MFC文档/视图演示程序);” 32 进程管理应用程序设计进程管理应用程序设计 lCPU与进程管理的相关概念 lWindows操作系统的进程和线程管理 l进程和线程的应用 321 CPU与进程管理与进程管理 l主要任务l对处理器的时间进行合理分配、对处理器的运行实施有效的管理 l程序的概念 l一个静态概念，代表有严格时间顺序的可执行指令序列，输入、处理和输出三部分组成指令序列特征 l并发性、共享性、虚拟性和不确
11、定性 l进程的概念 l程序的一次执行。系统进行资源调度和分配的独立单位 321 CPU与进程管理与进程管理(2) l进程与程序的主要区别l进程是动态的，而程序是静态的 l进程的特点 l动态性、并发性、独立性、异步性、结构性和制约性 l进程的状态 l就绪状态、运行状态和停止状态 321 CPU与进程管理与进程管理(3) l进程数据结构l进程描述信息l进程标识符(process ID)，唯一，通常是一个整数；进程名，通常基于可执行文件名（不唯一）；用户标识符(user ID)；进程组关系(process group) l进程控制信息l当前状态；优先级(priority)；代码执行入口地址；程序的外
12、存地址；运行统计信息（执行时间、页面调度）；进程间同步和通信；阻塞原因 l资源占用信息l虚拟地址空间的现状、打开文件列表 lCPU现场保护结构 l寄存器值（通用、程序计数器PC、状态PSW，地址包括栈指针 321 CPU与进程管理与进程管理(4) l多个进程并发执行 l同步和互斥 l协调点 321 CPU与进程管理与进程管理(5) lWindows进程的建立 l函数CreateProcess l使一个程序运行l使用C的spawnlp函数l使用Win API 函数ShellExecutel 例3-4 编程启动两个子进程 l_spawnlp函数格式l“process.h” lint _spawnl
13、p( int mode, const char *cmdname, const char *arg0, const char *arg1, . const char *argn, NULL );l其中mode表示运行方式，lcmdname为进程名，larg0,argn为若干个进程参数，lNULL为终止符。l返回值：l-1 Errorl其他：进程返回码 例3-5编程显示当前系统所有进程lPROCESSENTRY32 结构体格式typedef struct tagPROCESSENTRY32 DWORD dwSize; DWORD cntUsage; DWORD th32ProcessID; /进
14、程编号 DWORD th32DefaultHeapID; DWORD th32ModuleID; DWORD cntThreads; DWORD th32ParentProcessID; LONG pcPriClassBase; DWORD dwFlags; char szExeFileMAX_PATH; /进程执行文件名 PROCESSENTRY32; 例3-5编程显示当前系统所有进程(2)lCreateToolhelp32Snapshot函数格式HANDLE WINAPI CreateToolhelp32Snapshot( DWORD dwFlags, /TH32CS_SNAPPROCES
15、S , TH32CS_SNAPTHREAD DWORD th32ProcessID /进程标识好，当前进程为0); 例3-5编程显示当前系统所有进程(3)lProcess32First函数格式BOOL WINAPI Process32First( HANDLE hSnapshot, LPPROCESSENTRY32 lppe ); 例3-5编程显示当前系统所有进程(4)lProcess32Next函数格式BOOL WINAPI Process32Next( HANDLE hSnapshot, LPPROCESSENTRY32 lppe ); 例3-5编程显示当前系统所有进程(5)lTermin
16、ateProcess函数格式BOOL TerminateProcess( HANDLE hProcess, / 进程句柄 UINT uExitCode / 进程退出码); 322 线程及其应用线程及其应用 l线程的概念 l指令序列 l程序运行的基本单位，不过它是作为CPU调度单位，它只拥有必不可少的资源 l线程的优点 l减小并发执行的时间和空间开销 l线程的状态l就绪、阻塞（等待）和执行 322 线程及其应用线程及其应用(2) l线程与进程的区别 l线程是比进程更小的单位，从运行角度来讲，同类线程的数据和代码区是共享的，这有利于线程的快速调度和切换，而进程之间的数据和代码区是独立的。 Wind
17、ows操作系统下的线程状态转操作系统下的线程状态转换换 例3-6编写一个动态显示时钟时间的线程 lCTime类 时间lCString类字符串lCreateThread 函数格式HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, / 线程安全属性 DWORD dwStackSize, / 初始线程栈大小 LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, /线程函数 LPVOID lpParameter, / 参数 DWORD dwCreationFlags, / 标志 LPDWORD lpThr
18、eadId / 保存线程号);返回线程句柄 例3-6编写一个动态显示时钟时间的线程（2) lTerminateThread 函数格式BOOL TerminateThread( HANDLE hThread, / 线程句柄 DWORD dwExitCode / 退出码);成功返回非0 例3-6编写一个动态显示时钟时间的线程（3) l步骤l建立对话框程序l在对话框中拖入一个静态文本控件（时间标题）l一个编辑文本控件（时间）l四个按钮（启动、停止、确定、取消）l增加按钮消息函数l添加全局变量和函数代码DWORD ThreadID;/定义线程编号变量HANDLE hThread;/定义线程句柄变量void ThreadProc()/线程函数l添加按钮消息代码OnStart() OnStop() Thank You !By Yan-jun Wei
