fork、pthread实验报告。
一、学习目标。
1.学习fork函数和pthread函数的使用，阅读源码，分析两个函数的机理。
2.在系统中创建一个三层次父子进程树，并具有两层次线程，并打印运行中各个执行体的处理器使用、内存使用等基本信息。
二、基本原理。
1、fork函数。
fork函数的函数原型是pid_t fork( void)。fork()函数的响应函数是 sys_fork()、sys_clone()、sys_vfork()。这三个函数都是通过调用内核函数 do_fork() 来实现的。
使用do_fork()函数创建一个进程大致分为如下几个过程：
1）向系统申请在内存中分配一个 task_struct 数据结构，即进程控制块pcb， do_fork()中通过使用alloc_task_struct()实现。task_struct是linux内核用以管理进程的结构体，它包含了进程状态、pid、内核栈等等执行进程所必须要的资源。
2）对pcb进行初始化操作。通过执行*p=*curren，将父进程（当前进程）的pcb内容拷贝到新进程中去，重新设置 task_struct 结构中那些与父进程值不同的数据成员，为进程分配标志号。根据参数中传入的 clone_flags 参数值，决定是否要拷贝父进程 task_struct 中的指针 fs 、files 指针等所选择的部分。
3）将新进程加入到进程链表中去，并拷贝父进程的上下文来初始化子进程上下文。启动调度程序，通过wake_up_process(p)唤醒子进程，并放入就绪队列当中。父进程返回子进程的pid，子进程返回0。
通过do_fork()函数以及示例**运行结果，可以了解到fork()函数的如下特点：
1）fork函数返回值pid_t 是在头文件sys/中定义的宏，在调用fork后会返回两个值，如果是子进程则返回值为0，如果是父进程则返回值大于0（为子进程的pid），如果创建进程失败则返回值小于0。
2）通过fork函数创建的新进程是对父进程的复制，子进程的所有数据（变量、环境变量、程序计数器等）数值都和原进程一致。通过示例**1.1可以看见父、子进程最后执行结果中count的值都是1，这是因为子进程拷贝的是父进程当前的状态， count为0，执行了‘++操作变为1。
3）父进程和子进程的概念是相对的，如运行结果1.2所示，p722是p719的子进程，也是p724的父进程。父进程和子进程的执行顺序是不一定的，这依赖于系统调度。
子进程和父进程的可执行程序是同一个程序、上下文和数据，绝大部分就是原进程（父进程）的拷贝，但它们是两个相互独立的进程，fork()以后，子进程就相当于父进程的兄弟一样了。
4）在运行结果1.1中可以看见子进程输出时父进程的id为1，这是因为在子进程执行printf语句的时候，父进程已经结束了，对于没有父进程的子进程系统会将其父进程置为init（pid为1）进程。
**示例1.1
运行结果1.1
示例**1.2
运行结果1.2
注】 **示例1.1运行结果如运行结果1.1所示，示例**1.2运行结果如运行结果1.2所示。
2、pthread函数。
pthread中定义了一系列线程操作函数、同步互斥函数，此次主要学习了pthread_create()、pthread_join()、pthread_exit()函数。
1）pthread_create()函数用于线程创建，第一个参数pthread_t *thread用于存储创建成功的线程的id。第二个参数const pthread_attr_t * attr 用于给定线程属性，置为null则使用默认属性。
pthread_create()源**中，新进程的参数、信息均被打包到request结构中，再通过__libc_write(__pthread_manager_request, (char *)request, sizeof(request))，将请求写入全局变量__pthread_manager_request，最后由__pthread_manager()函数创建并管理线程。
（2）pthread_join()函数用于挂起线程，第一个参数pthread_t thread，用于指定次需要等待结束的线程，当thread指定的线程没有终止，将导致调用线程挂起，直到由参数thread指定的线程终止。最后一个参数void**status是通过pthread_exit()函数传递进来的，如作业**中主线程要等待线程1结束，而线程1要等待线程2结束。
（3）pthread_exit()函数用于结束线程，参数status将子线程的结束状态传递给主线程。主线程可以在pthread_join()成功返回后获得子线程的结束状态，并根据不同的结束状态做不同的处理。
通过运行示例**可以发现线程的一些特点：
（1）子线程的创建顺序与子线程执行顺序是不一致，子线程的执行顺序是随机的，依赖于操作系统的调度。如运行结果2.1.1和2.1.2所示，两个子线程执行顺序是随机的。
2）示例**2.1中，线程1线程2对number都有写操作，所以在修改number值的时候要进行加锁和解锁的操作，避免出现结果不唯一结果。如果去掉互斥锁，可以看见如运行结果2.
1.2所示number值出现了错误。
3）线程没有独立的存储空间，同一进程下的线程共享存储空间，所以在运行结果2.1.1中我们看到number的结果是逐渐累加的，在作业**运行结果中也可以看到线程与创建他们的进程共用一个内存地址，且pid均为父进程的pid。
其实，线程有各自的线程id，可以通过pthread_self()获得。
示例**2.1两个子线程。
运行结果2.1.1
运行结果2.1.2
【注】 **示例2.1运行结果如运行结果2.1.1和2.1.2所示。
三、实验结果。
1、**及运行结果截图。
作业** 3.1.1 第一次fork
作业** 3.1.2 第二次fork
作业** 3.1.3 子线程定义。
运行结果3.1
2、心得体会。
通过此次学习，我对进程、线程的概念有了进一步的认识，初步了解了fork、pthread的原理以及使用方法，但是此次实验仍有不足的地方。
（1）相关知识不足，在看fork和pthread源**的时候有很多不明白的地方，尤其是pthread部分。
2）对部分**的运行结果不能很好的理解。
3）**中没有实现打印处理器使用、内存使用等基本信息。
四、附件。/源**。
/ created by yi mingli on 16/4/1.
/ copyright (c) 2023年 yi mingli. all rights reserved.
#include <>
#include <>
#include <>
#include
#include <>
#define thread_num 2
pthread_t threads[thread_num线程返回数组。
pthread_mutex_t mut;
int number=0;
void *thread2()
printf("i am thread2,my pid is %d,and my id is %lu (0x%x)",getpid(),pthread_self(),getpid())
pthread_exit(null);
return null;
void *thread1()
printf("i am thread1,my pid is %d,and my id is %lu (0x%x)",getpid(),pthread_self(),getpid())
int sthread=pthread_create(&threads[1], null, (void*)thread2, null创建线程2
if (sthread)
if (threads[1]!=0)
pthread_exit(null);
return null;
int main(int argc, const char * ar**)
pid_t fpid=fork创建第一个子进程。
if (fpid<0)
printf("error in fork 1!")；
进程创建失败。
else if (fpid==0子进程。
printf("i am process2,my father process is %d,my id is %d,and the value of fpid is %d (0x%x)",getppid(),getpid(),fpid,getpid())
pid_t sfpid=fork创建第二个进程。
if (sfpid<0)
printf("error in fork 2!");
else if(sfpid==0)
printf("i am process3,my father process is %d,my id is %d,and the value of fpid is %d (0x%x)",getppid(),getpid(),sfpid,getpid())
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