进程和线程实验总结

看了线程一个礼拜，我觉得最能考验知识就是这次实验题，让我知道了学习中很多的不足 一、进程原题

/* POSIX 下进程控制的实验程序残缺版 */ #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <signal.h> #include <ctype.h> /* 允许建立的子进程个数最大值 */ #define MAX_CHILD_NUMBER 10 /* 子进程睡眠时间 */ #define SLEEP_INTERVAL 2 int proc_number=0; /* 子进程的自编号，从0开始 */ void do_something(); int main(int argc, char* argv[]) { /* 子进程个数 */ int child_proc_number = MAX_CHILD_NUMBER; int i, ch; pid_t child_pid; pid_t pid[10]={0}; /* 存放每个子进程的id */ if (argc > 1) /* 命令行参数第一个参数表示子进程个数*/ { child_proc_number = atoi(argv[1]); child_proc_number= (child_proc_number > 10) ? 10 :child_proc_number; } for (i=0; i<child_proc_number; i++) { /* 填写代码，建立child_proc_number个子进程要执行 * proc_number = i; * do_something(); * 父进程把子进程的id保存到pid[i] */ } /* 让用户选择杀死进程，数字表示杀死该进程，q退出 */ while ((ch = getchar()) != 'q') { if (isdigit(ch)) { /* 填写代码，向pid[ch-'0']发信号SIGTERM， * 杀死该子进程 */ } } /* 在这里填写代码，杀死本组的所有进程 */ return; } void do_something() { for(;;) { printf("This is process No.%d and its pid is %d\n",proc_number, getpid()); sleep(SLEEP_INTERVAL); // 主动阻塞两秒钟 } } kill()函数用于删除执行中的程序或者任务。调用格式为： kill(int PID, int IID)； 其中：PID是要被杀死的进程号，IID为向将被杀死的进程发送的中断号。 实验过程 先猜想一下这个程序的运行结果。假如运行“./process 20”，输出会是什么样？然后按照注释里的要求把代码补充完整，运行程序。开另一个终端窗口，运行“ps aux|grep process”命令，看看process 究竟启动了多少个进程。回到程序执行窗口，按“数字键+回车”尝试杀掉一两个进程，再到另一个窗口看进程状况。按q 退出程序再看进程情况。 回答下列问题 1、你最初认为运行结果会怎么样？ 最开始我觉得应该是num按顺序进行 2、实际的结果什么样？有什么特点？试对产生该现象的原因进行分析。 结果第一次出现了全是0的情况，因为我把父进程进入无限循环，导致只有num0，只要讲子进程进入无线循环就不会有问题了 3、proc_number 这个全局变量在各个子进程里的值相同吗？为什么？ 不相同，因为进入子进程，子进程有独立的堆栈，只是复制了一份全局变量 4、kill 命令在程序中使用了几次？每次的作用是什么？执行后的现象是什么？ 如果大于等于a.out后面大于等于10，执行10次，每次都会杀死一个子进程，杀死后就不会继续有对应的子进程循环出现 5、使用kill 命令可以在进程的外部杀死进程。进程怎样能主动退出？这两种退出方式哪种更好一些？ 进程只要执行结束所有代码，就可以主动退出，这里是杀了所有进程，才可以退出，如果异常退出，使用kill你就会发现很多子进程都变成僵尸进程，因为父进程还没有回收，就已经杀死了 我的改进 #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <signal.h> #include <ctype.h> #include<stdlib.h> /* 允许建立的子进程个数最大值 */ #define MAX_CHILD_NUMBER 10 /* 子进程睡眠时间 */ #define SLEEP_INTERVAL 2 int proc_number=0; /* 子进程的自编号，从0开始 */ void do_something(); int main(int argc, char* argv[]) { /* 子进程个数 */ int child_proc_number = MAX_CHILD_NUMBER; int i, ch; pid_t child_pid; pid_t pid[10]={0}; /* 存放每个子进程的id */ if (argc > 1) /* 命令行参数第一个参数表示子进程个数*/ { child_proc_number = atoi(argv[1]); child_proc_number= (child_proc_number > 10) ? 10 :child_proc_number; } pid_t t; for (i=0; i<child_proc_number; i++) { /* 填写代码，建立child_proc_number个子进程要执行 * proc_number = i; * do_something(); * 父进程把子进程的id保存到pid[i] */ t=fork(); if(t!=0) pid[i]=t; if(t==0)//让子进程去执行循环 { proc_number=i; do_something(); } } /* 让用户选择杀死进程，数字表示杀死该进程，q退出 */ while ((ch = getchar()) != 'q') { if (isdigit(ch)) { /* 填写代码，向pid[ch-'0']发信号SIGTERM， * 杀死该子进程 */ kill(pid[ch-'0'],SIGTERM); pid[ch-'0']=0;//一定套清零 } } kill(0,SIGTERM);//0就是杀死所有进程 /* 在这里填写代码，杀死本组的所有进程 */ return 0; } void do_something() { for(;;) { printf("This is process No.%d and its pid is %d\n",proc_number, getpid()); sleep(SLEEP_INTERVAL); // 主动阻塞两秒钟 } }

二、线程实验（重点！！！）

/* POSIX 下线程控制的实验程序残缺版 */ #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <ctype.h> #include <pthread.h> #define MAX_THREAD 3 /* 线程的个数 */ unsigned long long main_counter, counter[MAX_THREAD]; /* unsigned long long是比long还长的整数 */ void* thread_worker(void*); int main(int argc,char* argv[]) { int i, rtn, ch; pthread_t pthread_id[MAX_THREAD] = {0}; /* 存放线程id*/ for (i=0; i<MAX_THREAD; i++) { /* 在这里填写代码，用pthread_create建一个普通的线程， 线程id存入pthread_id[i]，线程执行函数是thread_worker 并i作为参数传递给线程 */ } do { /* 用户按一次回车执行下面的循环体一次。按q退出 */ unsigned long long sum = 0; /* 求所有线程的counter的和 */ for (i=0; i<MAX_THREAD; i++) { /* 求所有counter的和 */ sum += counter[i]; printf("%llu ", counter[i]); } printf("%llu/%llu", main_counter, sum); }while ((ch = getchar()) != 'q'); return 0; } void* thread_worker(void* p) { int thread_num; /* 在这里填写代码，把main中的i的值传递给thread_num */ for(;;) { /* 无限循环 */ counter[thread_num]++; /* 本线程的counter加一 */ main_counter++; /* 主counter 加一 */ } } 实验过程 按照注释里的要求把代码补充完整，正确编译程序后，先预计一下这个程序的运行结果。具体的结果会是什么样？运行程序。开另一个终端窗口，运行“ps aux”命令，看看thread 的运行情况，注意查看thread 的CPU 占用率，并记录下这个结果。

回答下列问题

1、你最初认为前三列数会相等吗？最后一列斜杠两边的数字是相等，还是大于或者小于关系？ 刚开始对三者不是特别确定，因为线程比较随意，所以觉得应该不会相等，开始没有运行的时候觉得应该是相等的。

2、最后的结果如你所料吗？有什么特点？对原因进行分析。 最后发现前三个数字，有两个都会是0，斜杠前面的数字还比后面的小 ①因为线程是共用的内存地址，i传过去的是地址，所以还没等线程 运行继续，i的值已经变了，所以实际上i值没有很好的传过去。 解决方法可以看下面的改进代码，有三种方法。 ②因为线程运行的时候是取出全局变量，但是很多线程取一个全局变量，都会把自己改变的全局变量放回原来的地方，无形之中全局变量就少加了很多，所以为什么有写锁，就是为了防止这种情况的发生

3、thread 的CPU 占用率是多少？为什么会这样？ cpu占有率能达到300%多，因为线程可以多个处理器跑，所有使用也就比较多 4、thread_worker()内是死循环，它是怎么退出的？你认为这样退出好吗？ 进程结束之后，所以线程也就完美结束，这样不好，因为没有处理临界资源

完整版 #include<stdlib.h> #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <ctype.h> #include <pthread.h> #define MAX_THREAD 3 /* 线程的个数 */ unsigned long long main_counter, counter[MAX_THREAD]; /* unsigned long long是比long还长的整数 */ void* thread_worker(void*); pthread_mutex_t mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; int main(int argc,char* argv[]) { int i, rtn, ch; int k=0; pthread_t pthread_id[MAX_THREAD] = {0}; /* 存放线程id*/ int *arr; for (i=0; i<MAX_THREAD; i++) { ①arr=(int *)malloc(sizeof(int)); *arr=i; pthread_create(&pthread_id[i],NULL,(void *)thread_worker,arr); ②定义一个数组，每次传数组，因为数组每个地址就不一样 ③从i开刀 pthread_create(&pthread_id[i],NULL,(void *)thread_worker,（void *)i);//把i的数值强制转换 } do { char t; unsigned long long sum = 0; for (i=0; i<MAX_THREAD; i++) { sum += counter[i]; printf("%llu ", counter[i]); } //注意！！！，这里printf之前全局变量还会在加，所以实际上斜杠左右不一定完全相等 printf("%llu/%llu", main_counter, sum);//printf的时候maincounter还在++ }while ((ch = getchar()) != 'q'); return 0; } void* thread_worker(void* p) { int thread_num; thread_num=*(int *)p; for(;;) { pthread_mutex_lock(&mutex1); counter[thread_num]++; main_counter++; pthread_mutex_unlock(&mutex1); } }

三、互斥

//* POSIX 下线程死锁的演示程序 */ #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <ctype.h> #include <pthread.h> #define LOOP_TIMES 10000 /*用宏PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER来初始化 */ pthread_mutex_t mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_mutex_t mutex2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; void* thread_worker(void*); void critical_section(int thread_num, int i); int main(void) { int rtn, i; pthread_t pthread_id = 0; /* 存放子线程的id */ rtn = pthread_create(&pthread_id,NULL, thread_worker, NULL ); if(rtn != 0) { printf("pthread_create ERROR!\n"); return -1; } for (i=0; i<LOOP_TIMES; i++) { pthread_mutex_lock(&mutex1); pthread_mutex_lock(&mutex2); critical_section(1, i); pthread_mutex_unlock(&mutex2); pthread_mutex_unlock(&mutex1); } pthread_mutex_destroy(&mutex1); pthread_mutex_destroy(&mutex2); return 0; } void* thread_worker(void* p) { int i; for (i=0; i<LOOP_TIMES; i++) { pthread_mutex_lock(&mutex2); pthread_mutex_lock(&mutex1); critical_section(2, i); pthread_mutex_unlock(&mutex2); pthread_mutex_unlock(&mutex1); } } void critical_section(int thread_num, int i) { printf("Thread%d: %d\n", thread_num,i); } 仔细阅读程序，编译程序后，先预计一下这个程序的运行结果。运行程序。若程序没有响应，按ctrl+c 中断程序运行，然后再重新运行，如此反复若干次，记录下每次的运行结果。若产生了死锁，请修改程序，使其不会死锁。 回答下列问题 1、你预想deadlock.c 的运行结果会如何？ 正常运行 2、deadlock.c 的实际运行结果如何？多次运行每次的现象都一样吗？为什么会这样？ 会出现只运行线程一或者只运行线程二，或者交替运行之后卡死，不一样，因为上下线程讲两个变量都锁了，造成死锁 正确版本 //* POSIX 下线程死锁的演示程序 */ #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <ctype.h> #include <pthread.h> #define LOOP_TIMES 10000 /*用宏PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER来初始化 */ pthread_mutex_t mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_mutex_t mutex2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; void* thread_worker(void*); void critical_section(int thread_num, int i); int main(void) { int rtn, i; pthread_t pthread_id = 0; /* 存放子线程的id */ rtn = pthread_create(&pthread_id,NULL, thread_worker, NULL ); if(rtn != 0) { printf("pthread_create ERROR!\n"); return -1; } for (i=0; i<LOOP_TIMES; i++) { pthread_mutex_lock(&mutex1);//锁一 pthread_mutex_lock(&mutex2); critical_section(1, i); pthread_mutex_unlock(&mutex2); pthread_mutex_unlock(&mutex1); } pthread_mutex_destroy(&mutex1); pthread_mutex_destroy(&mutex2); return 0; } void* thread_worker(void* p) { int i; for (i=0; i<LOOP_TIMES; i++) { pthread_mutex_lock(&mutex1);//如果这一步锁2,上面的锁要锁2,这时候2已经锁了，于是无线等待 pthread_mutex_lock(&mutex2); critical_section(2, i); pthread_mutex_unlock(&mutex2); pthread_mutex_unlock(&mutex1); } } void critical_section(int thread_num, int i) { printf("Thread%d: %d\n", thread_num,i); }