操作系统实践报告.docx

精选优质文档-倾情为你奉上操作系统实践报告多进程题目sh1.c: 实现shell程序，要求具备如下功能· 支持命令参数· $ echo arg1 arg2 arg3· $ ls /bin /usr/bin /home· 实现内置命令cd、pwd、exit· $ cd /bin· $ pwd· /bin思路：说明：首先设置一个死循环模仿shell终端，读取用户的输入，并且根据空格将输入拆分成字符串数组，然后调用excute这个子函数进行处理。1. echo根据数组第一个元素来判断命令是什么，判断出是ehco后，fork一个新的进程，将其后的内容一个个输出出来，并且父进程等待子进程退出后再执行，确保输出在屏幕上时不被打断。2. ls读取用户输入并且根据拆分的数组判断出是ls命令后，fork一个新的进程，调用execlp函数将/bin/ls下的ls程序装入子进程并将拆分的数组参数部分传递给ls即可，同样的，父进程等待子进程退出，确保输出在屏幕上不被打断。3. cd同样是根据输入并拆分成数组后判断出是cd命令后，fork一个新的进程，然后调用chdir并将拆分数组的参数部分传递给chdir作为实参即可。4. pwd同样是根据输入并拆分成数组后判断出是pwd命令后，fork一个新的进程，然后调用system("pwd")即可，此命令也可以用来验证上面的cd命令是否正确执行。5. exit根据用户输入逼格拆分的数组判断出是exit命令后，excute子函数返回-1，在循环中检测excute的返回值，如果是-1则直接return，退出模仿的shell终端。sh2.c: 实现shell程序，要求在第1版的基础上，添加如下功能· 实现文件重定向· $ echo hello >log· $ cat log· Hello思路： 接sh1.c的描述，若判断出是echo命令后，要再次判断拆分的字符串数组中有无“>”出现，如果 有，则把“>”之前、echo之后的内容作为输出，把“>”之后到“>”之后的第一个空白字符作为文件名，fopen创建文件并fwrite将输出内容输出到该文件中，并关闭文件。sh1.c和sh2.c的源代码：#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>#include <stdlib.h>#define LEN 256#define WIDTH 256#define HEIGHT 10void split(char source,char destHEIGHTWIDTH)char *p;p=strsep(&source," ");int i=0;for(i=0;pi!='0'i+)dest0i=pi;dest0i='0'int j=1;while(p)p=strsep(&source," ");if(p)for(i=0;pi!='0'i+)destji=pi;destji='0'j+;int execute(char commHEIGHTWIDTH)if(strcmp(comm0,"echo")=0)int pid=fork();if(pid=0)int i=0;int is=0;for(i=1;commi0!='0'i+)if(commi0='>')is=1;break;if(is=1)puts(commi+1);FILE *fp=fopen(commi+1,"w+");int j=0;for(j=1;j<i;j+)fseek(fp,0,SEEK_END);fwrite(commj,strlen(commj),1,fp);fclose(fp);elseint j=0;for(j=1;commj0!='0'j+)printf("%s",commj);printf(" ");printf("n");elseint status;wait(&status);else if(strcmp(comm0,"ls")=0)int pid=fork();if(pid=0)if(comm10='0')execlp("/bin/ls","ls","./",NULL,NULL,NULL);elseexeclp("/bin/ls","ls",comm1,NULL,NULL,NULL);elseint status;wait(&status);else if(strcmp(comm0,"cd")=0)int pid=fork();if(pid=0)chdir(comm1);elseint status;wait(&status);else if(strcmp(comm0,"pwd")=0)int pid=fork();if(pid=0)system("pwd");elseint status;wait(&status);else if(strcmp(comm0,"exit")=0)return -1;return 1;int main()while(1)char commandLEN;char splitArrayHEIGHTWIDTH='0'printf("%s",">>");gets(command);split(command,splitArray);int i=0;if(-1=execute(splitArray)return 0;sh3.c: 实现shell程序，要求在第2版的基础上，添加如下功能· 实现管道· $ cat /etc/passwd | wc -l· 实现管道和文件重定向· $ cat input.txt· 3· 2· 1· 3· 2· 1· $ cat <input.txt | sort | uniq | cat >output.txt· $ cat output.txt· 1· 2· 3思路：首先读取用户输入，以“|”为分隔符将输入分割成字符串数组，然后在一个while循环中依次执行下面的动作：代码中通过pipe()函数来创建管道，创建之后父进程和子进程一个只能向管道写内容，一个只能向管道读内容。然后利用dup()函数来把进程的输入流或者输出流重定向到管道里，这样就能实现管道的操作。实现的时候注意可以使用多个“|”来迭代进行管道操作，需要使用一个循环来处理。用system执行每一条命令，同时还要注意最后一个操作的输出流是标准输出（即屏幕），不需要重定向到管道里，需要特殊处理一下。源代码：#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>#include <stdlib.h>#define LEN 256#define WIDTH 256#define HEIGHT 10void split(char source,char destHEIGHTWIDTH)char *p;p=strsep(&source,"|");int i=0;for(i=0;pi!='0'i+)dest0i=pi;dest0i='0'int j=1;while(p)p=strsep(&source,"|");if(p)for(i=0;pi!='0'i+)destji=pi;destji='0'j+;main()char commandLEN;char splitArrayHEIGHTWIDTH='0'printf("%s",">>");gets(command); split(command,splitArray); int i=0; for(i=0;splitArrayi0!='0'i+) puts(splitArrayi); int p2; pipe(p); int j=0; for(j=0;splitArrayj+10!='0'j+) if (fork() = 0) / Child process close(0); close(p0) close(p1); dup(p0); system(splitArrayj); else /Parent process close(1); close(p0) close(p1); dup(p1); system(splitArrayj+1); 多线程题目pi1.c: 使用2个线程根据莱布尼兹级数计算PI· 莱布尼兹级数公式: 1 - 1/3 + 1/5 - 1/7 + 1/9 - . = PI/4· 主线程创建1个辅助线程· 主线程计算级数的前半部分· 辅助线程计算级数的后半部分· 主线程等待辅助线程运行結束后,将前半部分和后半部分相加思路：计算公式前1000项，主线程计算前5000项，子线程计算后5000项，主进程等待子进程结束，通过pthread_join(sub,(void *)&result);的result参数获取子进程计算结果再相加即可。源代码：#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>#include<pthread.h>#define LEN 10000 struct result float sum;void *subThread() int i; float j; struct result *result; float sum1=0,sum2=0,sum=0; for(i=LEN/2+1;i<=LEN;i+) j=i; if(i%2=0) sum1+=1/(2*j-1); / printf("%fn",sum2); if(i%2=1) sum2+=1/(2*j-1); / printf("%fn",sum1); sum=sum2-sum1; / printf("%fn",sum);/ printf("%fn",sum); result=malloc(sizeof(result); result->sum=sum; return result;int main() int i; float j; float sum1=0,sum2=0,sum=0; for(i=1;i<=LEN/2;i+) j=i; if(i%2=0) sum1+=1/(2*j-1); if(i%2=1) sum2+=1/(2*j-1); sum=sum2-sum1;/ printf("%fn",sum); pthread_t sub; pthread_create(&sub,NULL,subThread,NULL); struct result *result; pthread_join(sub,(void *)&result); sum+=result->sum; printf("%fn",sum); return 0; pi2.c: 使用N个线程根据莱布尼兹级数计算PI· 与上一题类似，但本题更加通用化，能适应N个核心，需要使用线程参数来实现· 主线程创建N个辅助线程· 每个辅助线程计算一部分任务，并将结果返回· 主线程等待N个辅助线程运行结束，将所有辅助线程的结果累加思路：设计算公式前1000项，读取用户输入的线程数目N，通过pthread_create(&workersi-1,NULL,compute,myparam);产生N个线程，并且通过myparam设置每一个线程计算的起始项和终止项，通过pthread_join(workersj,(void *)&myresult);等待每个线程结束并通过result获取结果，将结果相加即可。源代码：#include<stdlib.h>#include<stdio.h>#include<pthread.h>#include<unistd.h>#define LEN 10000#define MAX_WORKERS 100struct param int start; int end;struct result float sum;void *compute(void *arg) int i; float j; struct param *myparam; myparam=(struct param *)arg; int start=myparam->start; int end=myparam->end; struct result *myresult; float sum1=0,sum2=0,sum3=0; for(i=start;i<=end;i+) j=i; if(i%2=0) sum1+=1/(2*j-1); if(i%2=1) sum2+=1/(2*j-1); myresult=malloc(sizeof(struct result); myresult->sum=sum2-sum1; return myresult;int main() int thread_num=1; struct param myparamsMAX_WORKERS+1; pthread_t workersMAX_WORKERS; printf("please input thread number:"); scanf("%d",&thread_num); int i; myparams0.start=0; myparams0.end=0; for(i=1;i<=thread_num-1;i+) struct param *myparam; myparam=&myparamsi; myparam->start=myparamsi-1.end+1; myparam->end=myparamsi.start+(LEN/thread_num)-1; pthread_create(&workersi-1,NULL,compute,myparam); myparamsthread_num.start=myparamsthread_num-1.end+1; myparamsthread_num.end=LEN; pthread_create(&workersthread_num-1,NULL,compute,&myparamsthread_num); int j; float sum=0; for(j=0;j<thread_num-1;j+) struct result *myresult; pthread_join(workersj,(void *)&myresult); sum+=myresult->sum; free(myresult); printf("%fn",sum); return 0；sort.c: 多线程排序· 主线程创建一个辅助线程· 主线程使用选择排序算法对数组的前半部分排序· 辅助线程使用选择排序算法对数组的后半部分排序· 主线程等待辅助线程运行結束后,使用归并排序算法归并数组的前半部分和后半部分思路：主线程排序数组的前半部分，辅助线程排序后半部分，pthread_create(&worker_id,NULL,&sort,&pa);中pa传递的是数组的首地址，主线程等辅助线程结束后，再调用merge将数组合并为有序。源代码：#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>#include<pthread.h>#define LEN 10int arrayLEN=0,3,8,6,2,9,5,4,1,7;struct param int *arr;void *sort(void *arg) struct param *mypa; mypa=(struct param *)arg; int i=0; int j=0; int min=0; int temp=0; for(i=LEN/2;i<LEN-1;i+) min=i; for(j=i;j<LEN;j+) if(mypa->arrmin>mypa->arrj)min=j; temp=mypa->arrmin; mypa->arrmin=mypa->arri; mypa->arri=temp; void merge() int i=0; int aLEN/2; int bLEN/2; for(i=0;i<LEN/2;i+) ai=arrayi; bi=arrayi+LEN/2; /* for(i=0;i<LEN/2;i+) printf("%dn",ai); */ int tm=0; int ti=0,tj=0; while(ti<LEN/2&&tj<LEN/2) if(ati<btj) arraytm=ati; ti+; else arraytm=btj; tj+; tm+; int main() struct param pa; pa.arr=array; int ti=0,tj=0,tmin=0; for(ti=0;ti<LEN/2-1;ti+) tmin=ti; for(tj=ti;tj<LEN/2;tj+) if(arraytmin>arraytj)tmin=tj; int temp=arraytmin; arraytmin=arrayti; arrayti=temp; pthread_t worker_id; pthread_create(&worker_id,NULL,&sort,&pa); pthread_join(worker_id,NULL); merge(); int i=0; for(i=0;i<LEN;i+) printf("%dn",arrayi); pc1.c: 使用条件变量解决生产者、计算者、消费者问题· 系统中有3个线程：生产者、计算者、消费者· 系统中有2个容量为4的缓冲区：buffer1、buffer2· 生产者生产'a'、'b'、'c'、d'、'e'、'f'、'g'、'h'八个字符，放入到buffer1· 计算者从buffer1取出字符，将小写字符转换为大写字符，放入到buffer2· 消费者从buffer2取出字符，将其打印到屏幕上思路：类似于生产者和消费者，在问题中，生产者、计算者相对应buffer1是生产者、消费者，二者互斥的进入buffer1，并且当buffer1满时，生产者等待，当buffer1空时，且计算值要从中取数据时，计算者等待。同理，计算者、消费者相对应buffer2是生产者和消费者，二者互斥的进入buffer2，当buffer2满时，且计算者要向其中放入数据时，计算者应等待，当buffer2空时，消费者应等待。源代码：#include <stdio.h>#include <pthread.h>#define CAPACITY 4int buffer1CAPACITY;int buffer2CAPACITY;int in1;int out1;int in2;int out2;int buffer2_is_empty() return in2 = out2;int buffer2_is_full() return (in2 + 1) % CAPACITY = out2;int buffer1_is_empty() return in1 = out1;int buffer1_is_full() return (in1 + 1) % CAPACITY = out1;int get_item() int item; item = buffer2out2; out2 = (out2 + 1) % CAPACITY; return item;void put_item(int item) buffer1in1 = item; in1 = (in1 + 1) % CAPACITY;int cal_get_item() int item; item = buffer1out1; out1 = (out1 + 1) % CAPACITY; return item;void cal_put_item(int item) buffer2in2 = item; in2 = (in2 + 1) % CAPACITY;pthread_mutex_t mutex1;pthread_cond_t wait_empty_buffer1;pthread_cond_t wait_full_buffer1;pthread_mutex_t mutex2;pthread_cond_t wait_empty_buffer2;pthread_cond_t wait_full_buffer2;#define ITEM_COUNT (CAPACITY * 2)void *consume(void *arg) int i; int item; for (i = 0; i < ITEM_COUNT; i+) pthread_mutex_lock(&mutex2); while (buffer2_is_empty() pthread_cond_wait( &wait_full_buffer2, &mutex2); item = get_item(); printf(" consume item: %cn", item); sleep(1); pthread_cond_signal(&wait_empty_buffer2); pthread_mutex_unlock(&mutex2); return NULL;void *calculate(void *arg) int i; int item; for (i = 0; i < ITEM_COUNT; i+) pthread_mutex_lock(&mutex1); while (buffer1_is_empty() pthread_cond_wait( &wait_full_buffer1, &mutex1); item = cal_get_item(); item+='A'-'a' pthread_cond_signal(&wait_empty_buffer1); pthread_mutex_unlock(&mutex1); pthread_mutex_lock(&mutex2); while (buffer2_is_full() pthread_cond_wait(&wait_empty_buffer2, &mutex2); cal_put_item(item); pthread_cond_signal(&wait_full_buffer2); pthread_mutex_unlock(&mutex2); return NULL;void produce() int i; int item; for (i = 0; i < ITEM_COUNT; i+) pthread_mutex_lock(&mutex1); while (buffer1_is_full() pthread_cond_wait(&wait_empty_buffer1, &mutex1); item = i + 'a' printf("produce item: %cn", item); put_item(item); sleep(1); pthread_cond_signal(&wait_full_buffer1); pthread_mutex_unlock(&mutex1); int main() pthread_t consumer_tid; pthread_t calculate_tid; pthread_mutex_init(&mutex1, NULL); pthread_cond_init(&wait_empty_buffer1, NULL); pthread_cond_init(&wait_full_buffer1, NULL); pthread_mutex_init(&mutex2, NULL); pthread_cond_init(&wait_empty_buffer2, NULL); pthread_cond_init(&wait_full_buffer2, NULL); pthread_create(&calculate_tid, NULL, calculate, NULL); pthread_create(&consumer_tid, NULL, consume, NULL); produce(); return 0;pc2.c: 使用信号量解决生产者、计算者、消费者问题· 功能和前面的实验相同，使用信号量解决思路：类似于pc1.c源代码：#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>typedef struct int value; pthread_mutex_t mutex; pthread_cond_t cond; sema_t;void sema_init(sema_t *sema, int value) sema->value = value; pthread_mutex_init(&sema->mutex, NULL); pthread_cond_init(&sema->cond, NULL);void sema_wait(sema_t *sema) pthread_mutex_lock(&sema->mutex); sema->value-; while (sema->value < 0) pthread_cond_wait(&sema->cond, &sema->mutex); pthread_mutex_unlock(&sema->mutex);void sema_signal(sema_t *sema) pthread_mutex_lock(&sema->mutex); +sema->value; pthread_cond_signal(&sema->cond); pthread_mutex_unlock(&sema->mutex);#define CAPACITY 4int buffer1CAPACITY;int buffer2CAPACITY;int in1;int out1;int in2;int out2;int buffer1_is_empty() return in1 = out1;int buffer1_is_full() return (in1 + 1) % CAPACITY = out1;int buffer2_is_empty() return in2 = out2;int buffer2_is_full() return (in2 + 1) % CAPACITY = out2;int get_item() int item; item = buffer2out2; out2 = (out2 + 1) % CAPACITY; return item;void put_item(int item) buffer1in1 = item; in1 = (in1 + 1) % CAPACITY;int cal_get_item() int item; item = buffer1out1; out1 = (out1 + 1) % CAPACITY; return item;void cal_put_item(int item) buffer2in2 = item; in2 = (in2 + 1) % CAPACITY;sema_t mutex_sema1;sema_t empty_buffer_sema1;sema_t full_buffer_sema1;sema_t mutex_sema2;sema_t empty_buffer_sema2;sema_t full_buffer_sema2;