操作系统实验一：进程的建立

一、实验目的：

创建进程及子进程；
在父子进程之间实现进程通信；

二、实验内容：

创建进程并显示标识等进程控制块的属性信息；
显示进程的通信信息和相应的应答信息；

三、实验要求

显示创建的进程及控制块参数；
显示进程之间的关系参数；
实现父子进程之间通信模拟；

四、实验设计与实现：

设计思路：实验要求在 父子进程 之间实现进程通信，所以可以采用 fork() 函数来通过一个进程创建他的一个子进程。关于父子进程之间通信可以采用 无名管道 这一方式。无名管道是通过内核开辟一段缓存空间，进程共享这段缓存空间，通过文件描述符（ write()和read() ）对这段缓存空间的读写来实现进程之间的通信。一个无名管道在进程双向通信时有极大可能产生干扰 (即父进程刚写入的信息在子进程读到之前就又被父进程读到)，为了防止干扰，采用了两个 无名管道 实现 父子进程间双向通信。此外，通过 getpid()和getppid() 获取父子进程的pid标识符。
实验环境：Linux系统，Ubuntu 64位 20.04.2.0；

实验代码：

Pipe.c:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h> // for bzero()/* *该函数用来输出错误信息；*/
void print_err(char *estr)
{perror(estr);exit(-1);
}int main(void)
{int ret = 0; // ret变量用来接收返回值；/** 用两个数组来存放两个管道的文件描述符；* [0]元素：存放读文件描述符；* [1]元素：存放写文件描述符； */int pipefd1[2] = {0}; int pipefd2[2] = {0};ret = pipe(pipefd1); // 调用pipe函数判断返回值；if(ret == -1){print_err("pipe1 fail");}ret = pipe(pipefd2); if(ret == -1){print_err("pipe2 fail");}ret = fork(); // 创建父子进程并判断返回值；if(ret == -1){print_err("fork fail");}if(ret > 0){/* * 该段代码是父进程执行的；*/close(pipefd1[0]); // 关闭父进程管道一的读描述符（防止干扰）；close(pipefd2[1]); // 关闭父进程管道二的写描述符；char buf[30] = {0}; // 定义一个缓存字符串组；int f_pid;f_pid = getpid();int s_pid;s_pid = ret;while(1){printf("\033[35;1m输入父进程(pid=%d)发送的消息：", f_pid);scanf("%s", buf);write(pipefd1[1], buf, sizeof(buf)); // 写入管道1；sleep(1);bzero(buf, sizeof(buf)); // 清空缓存区；read(pipefd2[0], buf, sizeof(buf)); // 读管道2；printf("\033[35;1m父进程(pid=%d)接收子进程(pid=%d)的消息: %s\n", f_pid, s_pid, buf);}}else if(ret == 0){/* * 该段代码是子进程执行的；*/close(pipefd1[1]); //关闭子进程的写描述符；close(pipefd2[0]);char buf[30] = {0}; // 定义一个缓存字符串组；int s_pid;s_pid = getpid();int f_pid;f_pid = getppid();while(1){bzero(buf, sizeof(buf)); // 清空缓存区；read(pipefd1[0], buf, sizeof(buf));printf("\033[36;1m子进程(pid=%d)接收父进程的消息(pid=%d)：%s\n", s_pid, f_pid, buf); sleep(1); printf("\033[36;1m输入子进程(pid=%d)发送的数据：", s_pid);scanf("%s", buf);write(pipefd2[1], buf, sizeof(buf)); }}return 0;
}

五、实验结果分析：

在Linux终端中输入：
```
gcc pipe.c
./a.out
```
终端输出结果：

在提示下输入字符串，实现了父子进程之间的通信。

参考视频：
https://www.bilibili.com/video/BV1fE411v7Bb?p=6
https://edu.51cto.com/course/13462.html

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