进程控制

c语言实现进程控制的实验原理进程控制是操作系统中非常重要的一个概念，它涉及到对进程的创建、终止、挂起、恢复等操作。

本文将以C语言为例，介绍进程控制的实验原理。

一、进程控制的基本概念进程是计算机系统中正在运行的程序的实例。

操作系统通过进程控制来管理和控制进程的运行。

进程控制的基本概念包括进程创建、进程终止、进程挂起和进程恢复等。

1. 进程创建进程的创建是指在操作系统中创建一个新的进程。

在C语言中，可以使用fork()函数来创建一个新的进程。

fork()函数会创建一个子进程，子进程是父进程的一个副本，它们共享代码段、数据段和堆栈段。

子进程的代码从fork()函数之后开始执行，而父进程的代码继续执行。

通过判断fork()函数的返回值，可以确定当前是在父进程还是子进程中。

2. 进程终止进程的终止是指进程的执行结束或被强制终止。

在C语言中，可以使用exit()函数来终止当前进程的执行。

exit()函数会将进程的退出状态传递给父进程，并释放进程所占用的系统资源。

3. 进程挂起和恢复进程的挂起是指将一个正在运行的进程暂停执行，而进程的恢复是指将一个挂起的进程重新开始执行。

在C语言中，可以使用sleep()函数来使进程挂起一段时间。

sleep()函数会暂停当前进程的执行，直到指定的时间过去。

而进程的恢复可以通过设置一个定时器来实现，当定时器时间到达时，进程将恢复执行。

二、进程控制的实验原理为了更好地理解进程控制的原理，我们可以通过一个简单的实验来进行演示。

我们创建一个C语言程序，其中包含一个主进程和一个子进程。

主进程负责创建子进程，并通过信号机制来控制子进程的挂起和恢复。

```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <signal.h>// 子进程的处理函数void child_process(){printf("Child process starts running.\n");sleep(5);printf("Child process finishes.\n");exit(0);}int main(){pid_t pid;// 创建子进程pid = fork();if (pid < 0){printf("Failed to create child process.\n"); return -1;}else if (pid == 0){// 子进程child_process();}else{// 父进程printf("Parent process starts running.\n");// 等待子进程运行5秒后发送SIGSTOP信号，使其挂起sleep(5);printf("Parent process sends SIGSTOP signal.\n");kill(pid, SIGSTOP);// 等待2秒后发送SIGCONT信号，使子进程恢复执行sleep(2);printf("Parent process sends SIGCONT signal.\n");kill(pid, SIGCONT);// 等待子进程结束wait(NULL);printf("Parent process finishes.\n");}return 0;}```在上面的代码中，我们首先使用fork()函数创建了一个子进程。

操作系统进程控制实验报告一、实验目的操作系统进程控制是操作系统中的重要概念和核心功能之一。

本次实验的目的在于深入理解操作系统中进程的概念、状态及其转换，掌握进程创建、终止、阻塞和唤醒等操作的实现原理和方法，通过实际编程和调试，观察进程的行为和特性，从而提高对操作系统原理的理解和应用能力。

二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，编程语言为 C+＋，开发工具为 Visual Studio 2019。

三、实验原理（一）进程的概念进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位，它包含了程序代码、数据、堆栈等资源。

进程具有独立性、动态性和并发性等特点。

（二）进程的状态进程的状态通常包括就绪态、运行态和阻塞态。

就绪态表示进程已具备运行条件，等待被调度；运行态表示进程正在 CPU 上执行；阻塞态表示进程因等待某个事件而暂停执行。

（三）进程控制的基本操作1、进程创建：通过系统调用创建新的进程，为其分配资源并初始化。

2、进程终止：当进程完成任务或出现异常时，结束其执行并回收资源。

3、进程阻塞：进程在等待某个事件时，主动进入阻塞态。

4、进程唤醒：当等待的事件发生时，将阻塞的进程唤醒，使其进入就绪态。

四、实验内容与步骤（一）进程创建1、编写 C+＋程序，使用系统提供的函数创建新的进程。

2、在新进程中执行特定的任务，例如打印输出信息。

｀｀｀cppinclude ＜windowsh>include ＜iostream>int main(）｛STARTUPINFO si;PROCESS_INFORMATION pi;ZeroMemory(＆si, sizeof(si)）；sicb ＝ sizeof(si)；ZeroMemory(＆pi, sizeof(pi)）；／／创建新进程if （！CreateProcess(NULL, ／／应用程序名称＂C:＼＼Path\＼To\＼Your\＼ChildProcessexe"，／／命令行参数NULL, NULL, FALSE, 0, NULL, NULL, ＆si, ＆pi)）｛std:：cerr ＜＜＂CreateProcess failed Error code: ＂＜＜GetLastError(）＜＜ std:：endl;return 1;｝／／等待子进程结束WaitForSingleObject(pihProcess, INFINITE)；／／关闭进程和线程句柄CloseHandle(pihProcess)；CloseHandle(pihThread)；return 0;｝｀｀｀（二）进程终止1、在创建的进程中设置条件，当满足条件时主动终止进程。

与进程控制相关的原语一、进程控制原语的概念进程控制原语是指在操作系统中，用于管理和控制进程的一系列基本操作。

通过这些原语，我们可以对进程进行创建、撤销、暂停、恢复等操作，以实现进程的有效管理和控制。

二、进程创建原语1. 创建进程（Create）：创建新的进程并为其分配资源，包括分配进程控制块（PCB）、分配内存空间、分配唯一的进程标识符（PID）等。

创建进程时，可以指定进程的优先级、初始状态以及父子关系等。

三、进程撤销原语1. 撤销进程（Terminate）：终止一个进程的执行，并释放其占用的资源。

撤销进程时，操作系统会回收进程所使用的内存空间、文件描述符等资源，并从系统的进程表中删除该进程的 PCB。

四、进程暂停和恢复原语1. 暂停进程（Suspend）：将一个正在执行的进程暂停，暂停后的进程不会继续执行，但其占用的资源仍然保留。

暂停进程的目的是为了让其他优先级更高的进程能够获得执行机会。

2. 恢复进程（Resume）：将一个被暂停的进程恢复执行，使其继续执行之前的工作。

恢复进程时，操作系统会重新分配资源，并将进程的状态设置为就绪状态，以便其能够参与到进程调度中。

五、进程同步原语1. 互斥原语（Mutex）：用于实现进程之间的互斥访问共享资源。

互斥原语提供了对共享资源的排他性访问，确保同一时间只有一个进程可以访问共享资源，从而避免了资源竞争的问题。

2. 信号量原语（Semaphore）：用于实现进程之间的同步和互斥。

信号量原语提供了两种操作：P（proberen）操作和V（verhogen）操作。

P操作用于申请资源，V操作用于释放资源。

通过对信号量进行P和V操作，可以实现对共享资源的互斥访问和进程之间的同步。

六、进程通信原语1. 管道（Pipe）：用于实现具有亲缘关系的进程之间的通信。

管道提供了一种半双工的通信方式，其中一个进程负责写入数据，另一个进程负责读取数据。

管道可以用于实现进程间的数据传输和共享。

进程控制实验报告进程控制实验报告引言：进程控制是操作系统中的重要概念之一，它负责管理和调度计算机系统中的各个进程，确保它们能够按照一定的顺序和优先级进行执行。

本实验旨在通过编写一个简单的进程控制程序，加深对进程控制的理解，并探索其在实际应用中的作用。

实验目的：1. 理解进程控制的基本概念和原理；2. 掌握进程创建、终止和切换的方法；3. 熟悉进程调度算法的实现；4. 分析进程控制在实际应用中的意义和效果。

实验过程：本次实验中，我们选择使用C语言编写一个简单的进程控制程序，通过创建多个进程并进行调度，观察它们的执行顺序和状态变化。

首先，我们定义了一个进程结构体，包含进程ID、进程状态和进程优先级等信息。

然后，我们编写了创建进程的函数，通过调用系统调用接口fork()来创建新的进程，并为其分配唯一的进程ID。

在进程创建完成后，我们实现了一个简单的进程调度算法，根据进程的优先级和状态来决定下一个要执行的进程。

我们使用了优先级队列来管理进程，将优先级高的进程排在队列的前面，以确保它们能够优先执行。

接下来，我们模拟了进程的运行过程，通过设置进程的状态和优先级，来模拟进程的创建、终止和切换。

我们观察到，当一个进程被创建时，它会被添加到就绪队列中，等待系统调度执行。

当一个进程的时间片用完或者发生阻塞时，它会被暂停并切换到下一个就绪进程执行。

实验结果：通过多次运行实验程序，我们观察到进程的创建、终止和切换过程。

我们发现，进程的创建是一个相对较慢的过程，而进程的切换则非常迅速。

这是因为进程的创建需要为其分配资源和初始化环境，而进程的切换只需要保存和恢复进程的状态即可。

我们还发现，进程的优先级对于进程的执行顺序有重要影响。

当一个进程的优先级较高时，它会被优先执行，而其他进程则需要等待。

这使得系统能够根据进程的重要性和紧急程度来进行合理的调度，提高系统的效率和响应速度。

讨论与总结：进程控制是操作系统中非常重要的一部分，它负责管理和调度计算机系统中的各个进程。

进程控制的基本原理和方法进程控制是操作系统中的一个重要概念，它涉及到操作系统如何管理和控制正在运行的进程。

进程控制的基本原理和方法是操作系统中的核心内容之一。

我们来了解一下进程的基本概念。

在操作系统中，进程是指正在执行的程序的实例。

每个进程都有自己的地址空间、寄存器和堆栈等资源，它们可以独立地运行和管理自己的资源。

进程可以被创建、调度、暂停、恢复和终止等。

进程控制的基本原理之一是进程的创建和终止。

进程的创建是通过调用操作系统提供的系统调用来实现的。

当一个进程需要创建新的进程时，它会调用系统调用创建一个新的进程，并为其分配资源。

进程的终止是指进程执行完成或者被强制终止的过程。

当一个进程执行完成时，它会释放占用的资源，并通知操作系统将其从进程表中删除。

进程控制的另一个重要原理是进程的调度和切换。

调度是指操作系统根据一定的策略从就绪队列中选择一个进程分配给CPU执行的过程。

调度的目的是实现CPU的高效利用和公平分配。

调度算法有多种，如先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、时间片轮转等。

进程切换是指操作系统在进程调度时，将一个进程的执行状态保存起来，并将CPU的控制权转移到另一个进程的过程。

进程切换需要保存和恢复寄存器、堆栈等进程的上下文信息。

进程控制的方法之一是进程同步和互斥。

在多进程环境下，进程之间需要共享资源或者相互合作完成任务。

为了保证数据的一致性和正确性，操作系统提供了各种同步机制，如信号量、互斥锁、条件变量等。

进程同步的目的是协调各个进程之间的执行顺序，避免竞争条件的发生。

进程互斥则是为了保护共享资源，防止多个进程同时访问和修改资源，从而导致数据的不一致。

进程控制还涉及进程通信和进程间的协作。

进程通信是指不同进程之间交换数据或者信息的过程。

进程通信可以通过共享内存、管道、消息队列、套接字等方式实现。

进程间的协作是指多个进程之间相互合作，共同完成某个任务的过程。

操作系统提供了各种机制来实现进程间的协作，如进程间信号的发送和接收、事件的等待和通知等。

进程的控制方法
1、进程创建：创建一个新的进程，可以使用系统调用如fork（）、
exec（）、CREATE等函数来实现。

2、进程终止：进程完成其任务后，主动调用exit（）或_exit（）
函数来终止自己。

3、进程阻塞：进程主动调用阻塞原语，如semwait（）、msgrcv
（）等，将自己的状态由运行变为等待状态。

4、进程唤醒：进程被阻塞后，等待某个事件的发生，如消息的到
来或信号量的增加，然后被唤醒。

5、进程同步：进程在并发执行过程中，由于共享资源而产生竞争，
需要采取措施进行协调，如信号量、消息队列、管程等。

6、进程通信：进程之间需要传递消息和共享数据，可以使用管道、
共享内存、消息队列、信号等机制进行通信。

7、进程调度：操作系统根据一定的调度算法，将CPU的时间片分
配给各个进程，控制它们的执行顺序和时间。

8、进程撤销：进程在执行过程中出现错误或异常情况，需要调用
撤销原语，如kill（）、exit（）等，终止该进程的执行。

9、进程死锁：进程在等待对方释放资源时出现相互等待的情况，
导致两个或多个进程都无法继续执行，需要采取措施避免死锁的发生。

实验一、进程控制实验1.1 实验目的加深对于进程并发执行概念的理解。

实践并发进程的创建和控制方法。

观察和体验进程的动态特性。

进一步理解进程生命期期间创建、变换、撤销状态变换的过程。

掌握进程控制的方法，了解父子进程间的控制和协作关系。

练习 Linux 系统中进程创建与控制有关的系统调用的编程和调试技术。

1.2 实验说明1）与进程创建、执行有关的系统调用说明 进程可以通过系统调用fork()创建子进程并和其子进程并发执行.子进程初始的执行映像是父进程的一个复本.子进程可以通过 exec()系统调用族装入一个新的执行程序。

父进程可以使用 wait()或 waitpid()系统调用等待子进程的结束并负责收集和清理子进程的退出状态。

fork()系统调用语法:pid_t#include <unistd.h>fork(void);fork 成功创建子进程后将返回子进程的进程号,不成功会返回-1.exec 系统调用有一组 6 个函数,其中示例实验中引用了 execve 系统调用语法:#include <unistd.h>const char * envp[]);path 要装const char *argv[],int execve(const char *path,入的新的执行文件的绝对路径名字符串.argv[] 要传递给新执行程序的完整的命令参数列表(可以为空).envp[] 要传递给新执行程序的完整的环境变量参数列表(可以为空).Exec 执行成功后将用一个新的程序代替原进程，但进程号不变，它绝不会再返回到调用进程了。

如果 exec 调用失败，它会返回-1。

wait() 系统调用语法:#include <sys/types.h>pid_t#include <sys/wait.h>wait(int *status);status 用pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int option);于保留子进程的退出状态pid 可以为以下可能值：-1 等待所有 PGID 等于 PID 的绝对值的子进程1 等待所有子进程0 等待所有 PGID 等于调用进程的子进程>0 等待 PID 等于 pid 的子进程 option 规定了调用 waitpid 进程的行为：WNOHANG 没有子进程时立即返回WUNTRACED 没有报告状态的进程时返回wait 和 waitpid 执行成功将返回终止的子进程的进程号，不成功返回-1。