操作系统实验：进程创建与并发执行分析

"操作系统实验，进程的创建，Linux，fork系统调用，进程并发执行，进程互斥，lockf" 操作系统实验是学习操作系统原理的重要实践环节，本实验重点关注进程的创建与管理。进程是操作系统中运行程序的抽象，是系统资源分配的基本单位。通过实验，学生能够深入理解操作系统系统调用的功能，特别是`fork()`系统调用在创建新进程中的作用，同时区分进程与程序的概念。 实验内容包括两部分。首先，编写一个简单的C++程序，利用`fork()`系统调用创建一个父进程和两个子进程。在屏幕上，父进程打印字符'a'，两个子进程分别打印'b'和'c'。由于进程的并发执行，输出可能会交错，呈现出多种可能的组合，这是并发执行的一个典型特征。 第二部分，修改程序使每个进程循环显示特定的字符串。父进程显示'parent……'，一个子进程显示'daughter…'，另一个子进程显示'son……'。通过引入`lockf()`函数，可以实现进程间的互斥，防止同一时间多个进程访问共享资源，确保每次只有一个进程在执行打印操作。这样，输出将按照预设顺序依次进行，避免了并发执行导致的不确定性。 实验步骤分为需求分析、概要设计、详细设计和调试分析。在详细设计阶段，给出了使用`fork()`创建进程的代码示例。`fork()`系统调用成功后，会返回两次，一次在父进程中返回新创建子进程的PID，一次在子进程中返回0。通过判断返回值，可以确定当前进程是父进程还是子进程，从而执行不同的操作。 调试分析阶段，展示了不同并发执行情况下的输出结果，强调了并发执行的非确定性。而通过添加进程互斥锁（如`lockf()`），可以控制并发执行的顺序，使得输出变得有序，符合预期。 这个实验不仅加深了对操作系统基本概念的理解，还锻炼了实际编程和问题解决的能力，对于理解和应用进程管理、进程同步和通信等操作系统核心概念具有重要意义。