操作系统：进程的控制和通信（Windows2000）

news2024/11/20 18:43:09

文章目录

  • 进程的控制和通信（Windows2000）
    • 一、实验目的
    • 二、实验要求与内容、过程与结果

进程的控制和通信（Windows2000）

一、实验目的

通过对Windows 2000编程，进一步熟悉操作系统的基本概念，并能较好地理解Windows 2000的结构。
通过创建进程，观察进程的运行和终止程序以及调试操作，进一步熟悉操作系统的进程概念，理解Windows 2000进程的生命周期。

二、实验要求与内容、过程与结果

  1. 参照例2-2，编写一个程序，利用进程句柄来获得当前运行进程的优先级。
#include<Windows.h>
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    //从当前进程中提取句柄
    HANDLE hProcessThis=GetCurrentProcess();	
    //请求内核提供该进程所属的优先权类
    DWORD dwPriority=GetPriorityClass(hProcessThis);
    //发出消息，为用户描述该类
    printf("current process priority:");
    switch(dwPriority)
    {
    case HIGH_PRIORITY_CLASS:
    		printf("High\n");
   		break;
    case NORMAL_PRIORITY_CLASS:
    		printf("Normal\n");
    		break;
    case IDLE_PRIORITY_CLASS:
    		printf("Idle\n");
    		break;
    //case REAL_TIME_ PRIORITY_CLASS:
    //	printf("Realtime\n")；
    //		break；
    default:
    		printf("<unknow>\n");
    		break;
    }
}

1
程序分析

本代码主要通过Windows API函数GetPriorityClass获取当前进程的优先级类别，然后通过switch语句输出对应的优先级名称。

在Windows操作系统下，为了更好地管理和调度进程，操作系统将所有的进程分成了不同的优先级类别，这些类别按照优先级从高到低依次为：

  1. REALTIME_PRIORITY_CLASS：实时优先级类，只有操作系统内核可以使用，在执行实时任务时使用。

  2. HIGH_PRIORITY_CLASS：高优先级类，通常用于非常紧急且时间敏感的任务，如音视频编解码、实时数据传输等。

  3. NORMAL_PRIORITY_CLASS：普通优先级类，大多数进程都属于此类别，系统分配的默认类别。

  4. IDLE_PRIORITY_CLASS：空闲优先级类，用于低优先级的任务，不会影响其他进程的执行，通常用于节能和减少电脑噪音等场景。

在本代码中，首先调用GetPriorityClass函数获取当前进程的优先级类别，返回的是DWORD类型的优先级常量，然后通过switch语句将其转化为对应的字符串输出。

需要注意的是，在代码中我们注释掉了REALTIME_PRIORITY_CLASS这个优先级类别，因为该优先级类别只有操作系统内核才能使用，一般用户进程无法使用，否则可能会对系统稳定性造成危害。实际上，该优先级类别在一些特定场景下还是会被用到的，如视频监控、游戏引擎等。

总之，通过获取和了解进程的优先级类别，我们可以更好地控制进程的执行顺序和优先级，从而提升系统性能和响应速度。

  1. 运行例2-3，记录运行结果（不少于5个进程的信息），并描述该程序的功能。

2

程序功能：利用进程句柄获得进程详细信息， 应用程序显示当前运行进程名字以及在核心态下占用时间的百分比。

  1. 运行例2-4，记录运行结果，并描述该程序的功能。

3

程序功能：通过当前进程，创建相同的子进程。

4.参照例2-5，编写一个程序，给出运行进程的操作系统的版本号。

4

5.用命令行的方式运行2次例2-6（每次命令行参数不同：命令行中是否包含“child”参数），记录运行结果，并描述该程序的功能。

5.15.2

功能：创建子进程，描述了进程间的互斥与同步。该程序开始时时先进入parent()函数，然后parent()函数会创建自杀互斥体和一个子进程，并暂停5秒后杀死自己，这时子进程会进入child()函数并打开自杀互斥体，等待父进程杀掉自身后终止。

6.参照例2-6，编写一个程序，通过创建进程来执行一个命令列表（命令列表中有3个应用程序的程序名，这些程序运行一段时间后被中止退出），并输出每个进程（这3个应用程序）的执行时间。

#include <windows.h>
#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include<ctime>
#pragma warning(disable: 4996)
using namespace std;

static LPCTSTR g_szMutexName = "w2kdg.ProcTerm.mutex.Suicide";
//创建当前进程的克隆进程的简单方法
void StartClone(int num)
{
	TCHAR szFilename[MAX_PATH];
	//获得当前可执行文件的文件名
	GetModuleFileName(NULL, szFilename, MAX_PATH);
	//格式化子进程的命令行，指明是一个EXE文件和子进程
	TCHAR szCmdLine[MAX_PATH];
	sprintf(szCmdLine, "%s  %d", szFilename,num);
	//子进程的启动信息结构
	STARTUPINFO si;
	ZeroMemory(reinterpret_cast <void *> (&si), sizeof(si));
	si.cb = sizeof(si);
	PROCESS_INFORMATION p;  //说明一个返回的子进程信息结构
	//利用同样的可执行文件名和命令行创建进程，并指明是一个子进程
	BOOL bCreateOK = CreateProcess(
		szFilename,    //产生的应用程序的名称
		szCmdLine,    //指定创建一个子进程的符号标识
		NULL,    		//默认的进程安全性
		NULL,  		//默认的线程安全性
		FALSE,   		 //不继承句柄
		CREATE_NEW_PROCESS_GROUP, //创建新窗口，使输出更直观
		NULL,    		//新环境
		NULL,    		//当前目录
		&si,    		//启动信息结构
		&p);    		//返回的进程信息
	//关闭子进程
	if (bCreateOK)
	{
		CloseHandle(p.hProcess);
		CloseHandle(p.hThread);
	}
}

void Parent()
{
	//创建“自杀”互斥体
	HANDLE hMutexSuicide = CreateMutex(
		NULL,    //默认的安全性
		TRUE,    //创建者是互斥体的最初拥有者
		g_szMutexName);    //为互斥体命名
	if (hMutexSuicide != NULL)
	{
		StartClone(1);    //创建两个子进程
		StartClone(2);
		Sleep(5000);    //暂停(5秒)
		ReleaseMutex(hMutexSuicide);  //通知子进程”杀”掉自身
		CloseHandle(hMutexSuicide);   //消除互斥体句柄
	}
	printf("name: parent time: %f s\n", (double)clock() / CLOCKS_PER_SEC);
	getchar();
}

void Child(char * argv[])
{   //打开“自杀”互斥体
	HANDLE hMutexSuicide = OpenMutex(
		SYNCHRONIZE,    //打开用于同步
		FALSE,    		//不需要向下传递
		g_szMutexName);  //互斥体名称
	if (hMutexSuicide != NULL)
	{
		WaitForSingleObject(hMutexSuicide, INFINITE);
		//等待子进程释放互斥体
		//准备好终止，清除句柄
		CloseHandle(hMutexSuicide);
	}
	printf("name: child%s time: %f s\n", argv[1], (double)clock() / CLOCKS_PER_SEC);
}

int main(int argc, char * argv[])
{
	//决定其行为是父进程还是子进程
	if (argc > 1)
	{
		Child(argv);
	}
	else
	{
		Parent();
	}
	return 0;
}

6
程序分析

本代码主要演示了如何通过创建“克隆”进程的方式实现父进程通知子进程自杀的功能。

该代码的核心是利用Windows API函数CreateProcess创建进程，并利用命令行参数的方式来区分父进程和子进程。父进程会创建两个子进程，然后暂停5秒，并通过创建一个“自杀”互斥体来通知子进程自杀。子进程则会打开这个互斥体并等待通知，收到通知后即可终止自身。

具体实现过程如下：

首先创建了一个名为“w2kdg.ProcTerm.mutex.Suicide”的互斥体，用于父进程通知子进程自杀。

然后在主函数中通过判断命令行参数的个数，来决定当前进程是父进程还是子进程。如果命令行参数个数大于1，则说明当前进程是子进程；否则，就是父进程。可以通过命令行参数的方式把当前进程的角色传递给子进程。

在父进程中，调用StartClone函数创建两个子进程，同时暂停5秒钟。在创建子进程的时候，使用了CREATE_NEW_PROCESS_GROUP参数，这样可以在屏幕上创建两个独立的命令行窗口，使输出更直观。

然后，父进程获得了“自杀”互斥体的句柄，并释放了这个互斥体，通知子进程自杀。父进程还输出了当前运行时间，再通过getchar来等待用户输入，以保证在结束进程之前不会立即关闭命令行窗口。

在子进程中，首先打开“自杀”互斥体，并等待父进程通知。一旦收到通知，子进程就会终止自身，释放句柄并退出。

需要注意的是，这种通过创建“克隆”进程的方式来通信和控制进程的方法并不是一种很好的做法。因为这种方式存在许多潜在的问题，比如进程之间的同步和通信机制都需要手动实现，并且容易导致死锁和进程的长时间挂起等问题。在实际的开发中，建议使用更为高级和稳定的通信和同步机制，如线程、信号量和管道等。

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