操作系统实践报告.docx

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1、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

2、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

3、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：#in

4、clude #include #include #include #include #include #include #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=

5、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);gets(command);split(command,splitArray);int i=0;if(-1=execute(splitArray)return 0;sh3.

6、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 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

7、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 #include #include #include #include #include #include #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

8、;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;sp

9、litArrayj+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

10、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#include#include#include#define LEN 10000 struct result float sum;void *subThread() int i; float j; struct result *result; float sum1=0,su

11、m2=0,sum=0; for(i=LEN/2+1;isum=sum; return result;int main() int i; float j; float sum1=0,sum2=0,sum=0; for(i=1;isum; 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pt

12、hread_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#include#include#include#define LEN 10000#define MAX_WORKERS 100struct param int start; int end;struct result float sum;void *comput

13、e(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;isum=sum2-sum1; return myresult;int main() int thread_num=1; struct param myparamsMAX_WORKERS+1; pthread_t w

14、orkersMAX_WORKERS; printf(please input thread number:); scanf(%d,&thread_num); int i; myparams0.start=0; myparams0.end=0; for(i=1;istart=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.

15、end+1; myparamsthread_num.end=LEN; pthread_create(&workersthread_num-1,NULL,compute,&myparamsthread_num); int j; float sum=0; for(j=0;jsum; 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

16、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#include#include#include#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

17、=0; int temp=0; for(i=LEN/2;iLEN-1;i+) min=i; for(j=i;jarrminmypa-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;iLEN/2;i+) ai=arrayi; bi=arrayi+LEN/2; /* for(i=0;iLEN/2;i+) printf(%dn,ai); */ int tm=0; int ti=0,tj=0; while(

18、tiLEN/2&tjLEN/2) if(atibtj) 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;tiLEN/2-1;ti+) tmin=ti; for(tj=ti;tjarraytj)tmin=tj; int temp=arraytmin; arraytmin=arrayti; arrayti=temp; pthread_t worker_id; pthread_create(&worker_id,

19、NULL,&sort,&pa); pthread_join(worker_id,NULL); merge(); int i=0; for(i=0;iLEN;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

20、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 #include #define CAPACITY 4int buffer1CAPACITY;int buffer2CAPACITY;int in1;int out1;int in2;int out2;i

21、nt 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

22、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_b

23、uffer1;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, &mut

24、ex2); 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

25、( &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

26、); 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_sig

27、nal(&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

28、_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 #include #include typedef struct in

29、t 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 cond, &sema-

30、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()

31、 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 = it

32、em; 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;