操作系统进程管理实验

news2024/11/18 10:15:45

父子进程

用系统调用fork()函数实现子进程的创建，熟悉进程创建的执行过程。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    // 打印主进程的 PID
    printf("hello, world (pid: %d)\n", (int)getpid());

    // 创建子进程
    int rc = fork();

    // 错误处理：如果 fork() 失败
    if (rc < 0) {
        fprintf(stderr, "fork failed\n");
        exit(1);
    }
    // 子进程执行的部分
    else if (rc == 0) {
        printf("hello, I am the child (pid: %d)\n", (int)getpid());
    }
    // 父进程执行的部分
    else {
        printf("hello, I am the parent of %d (pid: %d)\n", rc, (int)getpid());
    }

    return 0;
}

wait 等待可以等待子进程完毕，避免子进程结束后资源无法收回成为僵尸进程。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

int main() {
    // 打印主进程的 PID
    printf("hello, world (pid: %d)\n", (int)getpid());

    // 创建子进程
    int rc = fork();

    // 错误处理：如果 fork() 失败
    if (rc < 0) {
        fprintf(stderr, "fork failed\n");
        exit(1);
    }
    // 子进程执行的部分
    else if (rc == 0) {
        printf("hello, I am the child (pid: %d)\n", (int)getpid());
    }
    // 父进程执行的部分
    else {
        int status;
        wait(&status);
        printf("hello, I am the parent of %d (pid: %d)\n", rc, (int)getpid());
        printf("%d",status);
    }

    return 0;
}

到现在可以明确一个道理，else 只是为了区分子进程和父进程谁先执行，但是子进程和父进程的代码块就是他们一定会执行的一些逻辑操作。你可以在不同代码块加上exit或者return 。把他当作一个程序去写。

编写一个程序，在调用fork()之前，让主进程访问一个变量（例如x），并将其值设置为某个值（例如100）。请问子进程中的变量是什么值？当子进程和父进程都改变x的值时，该变量会发生什么？

具体来说，fork() 会创建一个子进程，但在最开始，父进程和子进程的内存内容是相同的，并不是完全独立的。它们共享同一块内存区域，直到其中一个进程修改了某个变量（比如 x），操作系统才会为修改该变量的进程分配一块新的内存副本。

关键点：

初始共享：fork() 后，父子进程在内存中是共享的，直到其中一个进程进行写操作。父子进程并不会立刻各自拥有独立的内存副本。
写时复制（COW）：当父进程或子进程修改某个共享的内存区域时，操作系统会为该进程创建一个独立的副本（这就是写时复制），确保两个进程不互相影响。

举个例子：

假设在 fork() 之后，父进程和子进程都访问变量 x，初始时它们的 x 值相同。
只有当父进程或子进程修改 x 时，操作系统才会为修改 x 的进程分配新的内存副本。

所以，尽管在 fork() 之后父子进程的内存空间是独立的，实际操作中，它们初始时通过写时复制共享了内存，直到其中一个进程做出修改。

wait 前面的逻辑
如果在父进程调用 wait() 函数之前还有其他的逻辑，父进程会执行这些逻辑，并 不会立即 等待子进程。

wait() 函数的作用是使父进程等待其子进程的结束，直到子进程退出并收集到它的退出状态。如果在调用 wait() 之前执行了其他操作，父进程在这些操作完成后才会进入等待状态。所以，如果在 wait() 之前有逻辑执行，那么父进程会先执行这些逻辑，直到程序执行到 wait()，才会开始等待子进程的结束。我好像突然懂了。一般来讲子进程和父进程并发执行，但是如果说子进程先执行，其实父进程wait函数就没作用，但是父进程先执行，执行到wait会自动等待

执行命令

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <fcntl.h>    // open() 等相关头文件
#include <unistd.h>   // read(), write() 等相关头文件
#include <string.h>   // strlen() 用于获取字符串长度

int main() {
    // 打印主进程的 PID
    printf("hello, world (pid: %d)\n", (int)getpid());
    // 创建子进程
    int rc = fork();
    // 错误处理：如果 fork() 失败
    if (rc < 0) {
        fprintf(stderr, "fork failed\n");
        exit(1);
    }
    // 子进程执行的部分
    else if (rc == 0) {
        char *args[] = { "ps", "aux", NULL };
        execvp(args[0], args);  // execvp 用于执行外部命令
        printf("hello, I am the child (pid: %d)\n", (int)getpid());
        return 1;
    }
    // 父进程执行的部分
    else {
        int status;
        wait(&status);
        printf("hello, I am the parent of %d (pid: %d)\n", rc, (int)getpid());
        printf("%d\n",status);

    }

    return 0;
}