Linux进程控制实验详解

"运算器组原 - Linux进程控制实验" 实验二主要关注的是Linux操作系统中的进程控制，通过一系列编程实践来理解进程的概念、并发执行的特性以及相关系统调用的运用。以下是实验涉及的主要知识点： 1. **进程概念**： 进程是操作系统资源分配的基本单位，它代表了一个正在执行的程序的实例。与程序不同，程序是静态的，而进程是动态的，包含了程序执行时的上下文信息，如内存状态、CPU寄存器、打开的文件等。 2. **并发执行**： 并发执行是指多个进程在同一时刻或时间段内看似同时进行。在多核处理器或通过时间片轮转的单核系统中，操作系统通过快速切换进程来实现这种并行效果。并发执行带来了更高的系统效率，但同时也引入了竞态条件和死锁等问题。 3. **系统调用**： - **fork()**：这是创建新进程的主要方法。当调用fork()时，父进程的内存空间被复制，形成一个新的独立进程（子进程）。父进程和子进程共享代码段，但拥有独立的数据段和堆栈。fork()成功时，父进程返回子进程的PID，子进程返回0；失败则返回-1。 - **getpid()**：用于获取当前进程的ID，它是进程的唯一标识符，可用于区分系统中的不同进程。 - **getppid()**：返回当前进程的父进程ID，帮助追踪进程间的父子关系。 4. **进程控制实验内容**： - 实验要求编写程序，使用fork()创建父子进程，让它们显示不同的信息，理解并发执行的结果。 - 修改程序，使进程循环输出特定字符串，进一步观察并发执行时屏幕输出的异步现象。 - 子进程通过`exec()`系统调用来替换自身的代码执行新的程序，研究进程如何共享和替换执行环境。 - 创建进程树结构，展示不同进程的父子关系，显示各自的PID和PPID，深入理解进程间的层次结构。 5. **GCC编译器**： GCC（GNU Compiler Collection）是Linux下的标准编译器，可以编译C、C++等多种语言的程序。`gcc`命令的基本用法是将源代码文件编译成可执行文件，默认生成`a.out`。使用`-o`选项可以指定输出文件名。 6. **进程状态与通信**： 虽然实验没有详细说明，但了解进程的创建、运行、等待、结束等状态变化以及进程间通信（IPC）机制（如管道、信号量、消息队列等）对理解进程控制非常重要。 通过这些实验，学生可以深化对操作系统底层机制的理解，提高编程能力，特别是对于多进程环境下的控制和协调。