实验4_14011102_2011303371_李泽元.docVIP

实验四 进程与线程 问题： 进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单位，具有动态性、并发性、独立性、异步性和交互性。然而程序是静态的，并且进程与程序的组成不同，进程＝程序＋数据＋PCB，进程的存在是暂时的，程序的存在是永久的；一个程序可以对应多个进程，一个进程可以包含多个程序。当操作系统引入线程的概念后，进程是操作系统独立分配资源的单位，线程成为系统调度的单位，与同一个进程中的其他线程共享程序空间。 本次实验主要的目的是： （1）理解进程的独立空间； （2）理解线程的相关概念。 要求： 1、请查阅资料，掌握进程创建和构造的相关知识和线程创建和构造的相关知识，了解C语言程序编写的相关知识； 2、理解进程的独立空间的实验内容及步骤 （1）编写一个程序，在其 main（）函数中定义一个变量 shared，对其进行循环加/减操作，并输出每次操作后的结果； 编写一个程序实现对一个变量的先循环加，后循环减。 程序执行源码图： 编译后的程序结果图： （2）使用系统调用 fork（）创建子进程，观察该变量的变化； 在（1）的基础上修改源码，增加多进程部分，如下图 shared变量在main内的多进程 程序运行结果图： 可以看出输出与（1）不同，多进程情况下，子进程拷贝了父进程的内存区，因此父子进程有各自的内存空间，有各自的变量，互不影响。父子进程从fork语句开始分开执行，且一般情况下，父子进程会争夺系统资源，谁先占用资源，谁先执行。 （3）修改程序把 shared变量定义到 main（）函数之外，重复第（2）步操作，观察该变量的变化。 在（2）的基础上，把shared变量定义到main()函数外。如下图： 变量为全局变量的多进程程序 编译程序结果如下： 程序运行结果 以看出，程序运行结果与（2）相同，父子进程有各自的内存空间，有各自的变量，独立运行。可见，在多进程情况下，不管是局部变量还是全局变量，父子进程都会有各自的一份拷贝，从而独立运行。 3、理解线程的实验步骤 （1）编写一个程序，???其 main（）函数中创建一个（或多个）线程，观察该线程是如何与主线程并发运行的。输出每次操作后的结果； 编写一个基本的多线程程序，观察主线程与其它线程如何并发执行 观察线程并发执行 编译运行该程序： 程序运行结果 多次运行程序，可以看到会有不同的结果出现，可以根据多次执行的结果判定，多个线程是并发执行的，相互独立运行的，多次执行结果可能不相同。 （2）在 main()函数外定义一个变量shared（全局变量），在main()中创建一个线程，在 main()中和新线程shared进行循环加/减操作，观察该变量的变化； 在（1）的基础上，在程序中添加一个全局变量，其它不变，部分代码截图如下： 定义了全局变量的多线程程序 编译程序运行结果如下： 程序运行结果 从程序的结果可以分析出，程序中两个进程都对shared变量产生影响，从而使shared的值在重复0和1。定义了一个全局变量，在多个线程中均可使用，说明多个线程共享了一块存储区，从而验证了这多个线程共享了同一进程块。 （3）修改程序把shared变量定义到 main（）函数之内，重复第（2）步操作，观察该变量的变化。 在（2）的基础上，直接把全局变量shared改成局部定义，其它的保持不变。部分代码截图如下： shared改为局部变量后的多线程程序 直接编译，会发生错误，截图如下： 编译出错 当shared为全局变量时，程序可以正常执行，说明了shared在共享的进程块中，而不是某个线程所独占；然而此时，shared只是改为局部变量，编译时出现错误，不能继续进行操作，需要改动程序，通过传递指针变量消除错误，继续运行。