Unix/Linux操作系统实验：进程与线程实战解析

"操作系统ppt2——进程和线程的实验学习" 操作系统是计算机系统中的核心软件，它管理着系统的硬件资源，提供给用户和应用程序一系列的服务。在这个操作系统PPT的第二部分，主要关注的是进程和线程的概念以及如何在Unix/Linux环境下进行实践操作。 **一、进程** 1. **进程定义**：进程是操作系统中运行程序的实例，每个进程都有自己的独立内存空间，包括程序代码、数据和堆栈等。 2. **进程创建**：在Unix/Linux系统中，使用`fork()`系统调用来创建新进程。`fork()`会复制当前进程的所有资源，创建出一个与原进程几乎完全相同的子进程。 3. **`fork()`返回值**：在子进程中，`fork()`返回0；在父进程中，返回子进程的PID（进程ID），表示新创建的进程标识；如果返回-1，表示创建进程失败。 4. **并发执行**：父进程和子进程在创建后可以并发执行，各自执行不同的任务。例如，上述实验中的`execlp()`函数在子进程中替换当前进程映像，执行`/bin/ls`命令，而父进程则等待子进程完成并输出"Child Complete"。 **二、线程** 1. **线程定义**：线程是进程内的执行单元，共享同一地址空间，因此相比进程，线程间的通信更高效，开销更小。 2. **多线程编程**：在Unix/Linux中，可以使用pthread库来创建和管理线程。通过`pthread_create()`创建线程，`pthread_join()`等待线程结束，`pthread_exit()`结束线程等函数实现多线程协作。 3. **并发输出**：实验要求在父进程中输出1到5，子线程中输出6到10并发执行。实现时需确保线程同步，避免数据竞争，可能使用互斥锁、条件变量等机制保证有序输出。 **实验思考** 1. **系统创建进程**：操作系统通过分配内存、拷贝进程上下文（包括指令指针、堆栈、全局变量等）来创建新进程。`fork()`系统调用实际上就是这个过程的用户接口。 2. **并发输出分析**：在并发环境中，父子进程或线程的执行顺序不可预测，可能导致交错输出。通过添加适当的同步机制，如信号量、互斥锁，可以控制并发输出的顺序，实现预期的结果。 通过这样的实验，学生能够深入理解Unix/Linux系统中进程和线程的创建、并发执行过程，有助于理论知识与实践操作的结合，提升对操作系统原理的理解。同时，这也为后续学习如进程间通信、线程同步等高级主题奠定了基础。