Linux并发程序设计

4.3 Linux并发程序设计
(实验估计时间：90分钟)
背景知识
实验目的
工具/准备工作
实验内容与步骤
背景知识
管道是Linux中最常用的进程间通信IPC机制。

利用管道时，一个进程的输出可成为另外一个进程的输入。

当输入输出的数据量特别大时，这种IPC机制非常有用。

可以想象，如果没有管道机制，而必须利用文件传递大量数据时，会造成许多空间和时间上的浪费。

在Linux中，通过将两个file结构指向同一个临时的索引节点，而两个索引节点又指向同一个物理页而实现管道。

实验目的
1) 通过在Linux进程之间进行的通信实例来学习并发程序设计的方法。

2) 通过Linux进程通信的程序设计与实现，进一步熟悉操作系统的进程概念，理解Linux 进程管理概念。

3) 通过阅读和分析Linux实验程序，学习Linux程序设计、调试和运行的方法。

工具/准备工作
在开始本实验之前，请回顾教科书的相关内容。

需要准备一台运行Linux操作系统的计算机。

实验内容与步骤
并发程序的设计关键是使用创建进程的系统调用，使一个程序运行时可以生成几个同时运行的程序，如果程序中没有创建进程的动作则为顺序程序设计。

本实验中的并发程序例子完成两个程序child和father之间的数据传递工作，具体做法分为四步。

步骤1：编制并发程序pipeline.c。

单击红帽子，在“GNOME帮助”菜单中单击“附件”-“文本编辑器”命令，在文本编辑中键入程序并保存为pipeline.c。

在该程序中定义管道和文件描述符，并且创建子进程child。

该程序用到的系统调用有pipe() 、dup() 、fork() 、close、execl() 、exit，它们的功能分别是建立管道、复制文件描述符、创建进程并使子进程与父进程有相同的程序正文、关闭文件描述符、用指定文件覆盖调用程序、撤销当前进程。

清单4-5 pipeline.c
// 定义管道程序
# define STD_INPUT 0 // 定义标准输入设备描述符
# define STD_OUTPUT 1 // 定义标准输出设备描述符
int fd[2];
main()
{
static char process1[]="father",process2[]="child";
pipe(fd); // 定义管道
pipeline(process1,process2); // 调用自定义函数pipeline()
exit(1); // 程序结束
}
pipeline(char* process1,char* process2)
{
int i;
while ((i=fork())==-1); // 创建进程，直到创建成功为止
if (i)
{
close(fd[0]); // 关闭管道输入描述符
close(STD_OUTPUT); // 关闭标准输出描述符1
dup(fd[1]); // 指定标准输出描述符1为管道写指针
close(fd[1]); // 关闭原始管道写指针
execl(process1, process1, 0); // 用程序father覆盖当前程序
printf(" father failed.\n"); // execl()执行失败
}
else
{
close(fd[1]); // 关闭管道输出描述符
close(STD_INPUT); // 关闭标准输入描述符0
dup(fd[0]); // 指定标准输入描述符0为管道读指针
close(fd[0]); // 关闭原始管道读指针
execl(process2,process2,0); // 用程序child覆盖当前程序
printf("child failed.\n"); // execl()执行失败
}
exit(2); // 程序结束
}
步骤2：编制“管道写”程序father.c作为父进程的一部分工作。

其内容如下：
单击红帽子，在“GNOME帮助”菜单中单击“附件”-“文本编辑器”命令，在文本编辑中键入程序并保存为father.c。

清单4-6 father.c
main()
{
static char string[] = “Parent is using pipe write.” ;
int len;
len = sizeof(string) ;
write(l, string, len) ; /* 将string中的内容写入管道中*/
printf(“parent, parent, parent \n \n \n” ) ;
exit(0) ;
}
步骤3：编制“管道读”程序child.c作为子进程的一部分工作。

其内容如下：
单击红帽子，在“GNOME帮助”菜单中单击“附件”-“文本编辑器”命令，在文本编辑中键入程序并保存为child.c。

清单4-7 child.c
main()
{
char output[30] ;
read (0, output, 30) ; /* 从管道中读数据并存入output中*/
printf(“%s \n child, child. \n” , output) ;
return(0) ;
}
步骤4：编译。

cc –o child child.c
cc -o father father.c
cc -o pipeline pipeline.c
步骤5：运行。

./pipeline
若运行不成功，则应该用文本编辑器对源程序进行修改调试。

运行显示结果为：
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