进程和线程实验总结

看了线程一个礼拜，我觉得最能考验知识就是这次实验题，让我知道了学习中很多的不足
一、进程原题

/*  POSIX 下进程控制的实验程序残缺版 */ #include <stdio.h> #include <sys/types.h>#include <unistd.h> #include <signal.h>#include <ctype.h> /* 允许建立的子进程个数最大值 */#define MAX_CHILD_NUMBER 10 /* 子进程睡眠时间 */#define SLEEP_INTERVAL 2 int proc_number=0; /* 子进程的自编号，从0开始 */void do_something(); int main(int argc, char* argv[]){       /* 子进程个数 */    int child_proc_number = MAX_CHILD_NUMBER;     int i, ch;     pid_t  child_pid;     pid_t pid[10]={0}; /* 存放每个子进程的id */     if (argc > 1) /* 命令行参数第一个参数表示子进程个数*/     {        child_proc_number = atoi(argv[1]);         child_proc_number= (child_proc_number > 10) ? 10 :child_proc_number;    }     for (i=0; i<child_proc_number; i++) {         /* 填写代码，建立child_proc_number个子进程要执行        * proc_number = i;         * do_something();         * 父进程把子进程的id保存到pid[i] */     }    /* 让用户选择杀死进程，数字表示杀死该进程，q退出 */    while ((ch = getchar()) != 'q')      {         if (isdigit(ch))         {             /*  填写代码，向pid[ch-'0']发信号SIGTERM，             * 杀死该子进程 */         }    }     /* 在这里填写代码，杀死本组的所有进程 */     return;} void do_something() {     for(;;)     {          printf("This is process No.%d and its pid is %d\n",proc_number,  getpid());        sleep(SLEEP_INTERVAL); // 主动阻塞两秒钟    }}kill()函数用于删除执行中的程序或者任务。调用格式为： kill(int PID, int IID)；其中：PID是要被杀死的进程号，IID为向将被杀死的进程发送的中断号。实验过程先猜想一下这个程序的运行结果。假如运行“./process 20”，输出会是什么样？然后按照注释里的要求把代码补充完整，运行程序。开另一个终端窗口，运行“ps aux|grep process”命令，看看process 究竟启动了多少个进程。回到程序执行窗口，按“数字键+回车”尝试杀掉一两个进程，再到另一个窗口看进程状况。按q 退出程序再看进程情况。回答下列问题1、你最初认为运行结果会怎么样？最开始我觉得应该是num按顺序进行2、实际的结果什么样？有什么特点？试对产生该现象的原因进行分析。结果第一次出现了全是0的情况，因为我把父进程进入无限循环，导致只有num0，只要讲子进程进入无线循环就不会有问题了3、proc_number 这个全局变量在各个子进程里的值相同吗？为什么？不相同，因为进入子进程，子进程有独立的堆栈，只是复制了一份全局变量4、kill 命令在程序中使用了几次？每次的作用是什么？执行后的现象是什么？如果大于等于a.out后面大于等于10，执行10次，每次都会杀死一个子进程，杀死后就不会继续有对应的子进程循环出现5、使用kill 命令可以在进程的外部杀死进程。进程怎样能主动退出？这两种退出方式哪种更好一些？进程只要执行结束所有代码，就可以主动退出，这里是杀了所有进程，才可以退出，如果异常退出，使用kill你就会发现很多子进程都变成僵尸进程，因为父进程还没有回收，就已经杀死了

我的改进#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <signal.h>#include <ctype.h>#include<stdlib.h>/* 允许建立的子进程个数最大值 */#define MAX_CHILD_NUMBER 10/* 子进程睡眠时间 */#define SLEEP_INTERVAL 2int proc_number=0;/* 子进程的自编号，从0开始 */void do_something();int main(int argc, char* argv[]){    /* 子进程个数 */    int child_proc_number = MAX_CHILD_NUMBER;    int i, ch;    pid_t  child_pid;    pid_t pid[10]={0}; /* 存放每个子进程的id */    if (argc > 1) /* 命令行参数第一个参数表示子进程个数*/    {        child_proc_number = atoi(argv[1]);        child_proc_number= (child_proc_number > 10) ? 10 :child_proc_number;    }    pid_t t;    for (i=0; i<child_proc_number; i++) {        /* 填写代码，建立child_proc_number个子进程要执行        * proc_number = i;        * do_something();        * 父进程把子进程的id保存到pid[i] */        t=fork();        if(t!=0)            pid[i]=t;        if(t==0)//让子进程去执行循环        {            proc_number=i;            do_something();        }    }    /* 让用户选择杀死进程，数字表示杀死该进程，q退出 */    while ((ch = getchar()) != 'q')    {        if (isdigit(ch))        {            /*  填写代码，向pid[ch-'0']发信号SIGTERM，            * 杀死该子进程 */            kill(pid[ch-'0'],SIGTERM);            pid[ch-'0']=0;//一定套清零        }    }            kill(0,SIGTERM);//0就是杀死所有进程    /* 在这里填写代码，杀死本组的所有进程 */    return 0;}void do_something(){    for(;;)    {        printf("This is process No.%d and its pid is %d\n",proc_number,  getpid());        sleep(SLEEP_INTERVAL); // 主动阻塞两秒钟    }}

二、线程实验（重点！！！）

/*  POSIX 下线程控制的实验程序残缺版 */ #include <stdio.h> #include <sys/types.h>#include <unistd.h> #include <ctype.h>#include <pthread.h> #define MAX_THREAD 3 /* 线程的个数 */unsigned long long main_counter, counter[MAX_THREAD]; /* unsigned long  long是比long还长的整数 */void* thread_worker(void*); int main(int argc,char* argv[]){         int i, rtn, ch;         pthread_t pthread_id[MAX_THREAD] = {0}; /* 存放线程id*/     for (i=0; i<MAX_THREAD; i++)    {               /* 在这里填写代码，用pthread_create建一个普通的线程，        线程id存入pthread_id[i]，线程执行函数是thread_worker        并i作为参数传递给线程 */    }        do    {        /* 用户按一次回车执行下面的循环体一次。按q退出 */                  unsigned long long sum = 0;            /* 求所有线程的counter的和 */        for (i=0; i<MAX_THREAD; i++)         {            /* 求所有counter的和 */                     sum += counter[i];                         printf("%llu ", counter[i]);                }        printf("%llu/%llu", main_counter, sum);       }while ((ch = getchar()) != 'q');     return 0;} void* thread_worker(void* p){       int thread_num;      /* 在这里填写代码，把main中的i的值传递给thread_num */     for(;;)     { /* 无限循环 */           counter[thread_num]++; /* 本线程的counter加一 */      main_counter++; /* 主counter 加一 */       } }实验过程 按照注释里的要求把代码补充完整，正确编译程序后，先预计一下这个程序的运行结果。具体的结果会是什么样？运行程序。开另一个终端窗口，运行“ps aux”命令，看看thread 的运行情况，注意查看thread 的CPU 占用率，并记录下这个结果。

回答下列问题

1、你最初认为前三列数会相等吗？最后一列斜杠两边的数字是相等，还是大于或者小于关系？
刚开始对三者不是特别确定，因为线程比较随意，所以觉得应该不会相等，开始没有运行的时候觉得应该是相等的。

2、最后的结果如你所料吗？有什么特点？对原因进行分析。
最后发现前三个数字，有两个都会是0，斜杠前面的数字还比后面的小
①因为线程是共用的内存地址，i传过去的是地址，所以还没等线程
运行继续，i的值已经变了，所以实际上i值没有很好的传过去。
解决方法可以看下面的改进代码，有三种方法。
②因为线程运行的时候是取出全局变量，但是很多线程取一个全局变量，都会把自己改变的全局变量放回原来的地方，无形之中全局变量就少加了很多，所以为什么有写锁，就是为了防止这种情况的发生

3、thread 的CPU 占用率是多少？为什么会这样？
cpu占有率能达到300%多，因为线程可以多个处理器跑，所有使用也就比较多
4、thread_worker()内是死循环，它是怎么退出的？你认为这样退出好吗？
进程结束之后，所以线程也就完美结束，这样不好，因为没有处理临界资源

完整版#include<stdlib.h>#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <ctype.h>#include <pthread.h>#define MAX_THREAD 3 /* 线程的个数 */unsigned long long main_counter, counter[MAX_THREAD];/* unsigned long  long是比long还长的整数 */void* thread_worker(void*);pthread_mutex_t mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;int main(int argc,char* argv[]){    int i, rtn, ch;    int k=0;    pthread_t pthread_id[MAX_THREAD] = {0}; /* 存放线程id*/    int *arr;    for (i=0; i<MAX_THREAD; i++)    {        ①arr=(int *)malloc(sizeof(int));        *arr=i;        pthread_create(&pthread_id[i],NULL,(void *)thread_worker,arr);        ②定义一个数组，每次传数组，因为数组每个地址就不一样        ③从i开刀         pthread_create(&pthread_id[i],NULL,(void *)thread_worker,（void *)i);//把i的数值强制转换    }    do    {        char t;        unsigned long long sum = 0;         for (i=0; i<MAX_THREAD; i++)        {            sum += counter[i];            printf("%llu ", counter[i]);        }        //注意！！！，这里printf之前全局变量还会在加，所以实际上斜杠左右不一定完全相等        printf("%llu/%llu", main_counter, sum);//printf的时候maincounter还在++    }while ((ch = getchar()) != 'q');    return 0;}void* thread_worker(void* p){    int thread_num;   thread_num=*(int *)p;    for(;;)    {       pthread_mutex_lock(&mutex1);     counter[thread_num]++;      main_counter++;      pthread_mutex_unlock(&mutex1);    }}

三、互斥

//* POSIX 下线程死锁的演示程序 */ #include <stdio.h> #include <sys/types.h>#include <unistd.h> #include <ctype.h>#include <pthread.h> #define LOOP_TIMES 10000 /*用宏PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER来初始化 */pthread_mutex_t mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_mutex_t mutex2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;void* thread_worker(void*);void critical_section(int thread_num, int i); int main(void) {         int rtn, i;         pthread_t pthread_id = 0; /* 存放子线程的id */     rtn = pthread_create(&pthread_id,NULL, thread_worker, NULL );     if(rtn != 0)    {                    printf("pthread_create ERROR!\n");         return -1;     }     for (i=0; i<LOOP_TIMES; i++)     {         pthread_mutex_lock(&mutex1);        pthread_mutex_lock(&mutex2);         critical_section(1, i);         pthread_mutex_unlock(&mutex2);        pthread_mutex_unlock(&mutex1);    }     pthread_mutex_destroy(&mutex1);     pthread_mutex_destroy(&mutex2);     return 0;} void* thread_worker(void* p) {     int i;     for (i=0; i<LOOP_TIMES; i++)    {         pthread_mutex_lock(&mutex2);        pthread_mutex_lock(&mutex1);         critical_section(2, i);         pthread_mutex_unlock(&mutex2);        pthread_mutex_unlock(&mutex1);    }} void critical_section(int thread_num, int i) {     printf("Thread%d: %d\n", thread_num,i);}仔细阅读程序，编译程序后，先预计一下这个程序的运行结果。运行程序。若程序没有响应，按ctrl+c 中断程序运行，然后再重新运行，如此反复若干次，记录下每次的运行结果。若产生了死锁，请修改程序，使其不会死锁。回答下列问题1、你预想deadlock.c 的运行结果会如何？正常运行2、deadlock.c 的实际运行结果如何？多次运行每次的现象都一样吗？为什么会这样？会出现只运行线程一或者只运行线程二，或者交替运行之后卡死，不一样，因为上下线程讲两个变量都锁了，造成死锁

正确版本//* POSIX 下线程死锁的演示程序 */#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <ctype.h>#include <pthread.h>#define LOOP_TIMES 10000/*用宏PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER来初始化 */pthread_mutex_t mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_mutex_t mutex2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;void* thread_worker(void*);void critical_section(int thread_num, int i);int main(void){    int rtn, i;    pthread_t pthread_id = 0; /* 存放子线程的id */    rtn = pthread_create(&pthread_id,NULL, thread_worker, NULL );    if(rtn != 0)    {        printf("pthread_create ERROR!\n");        return -1;    }    for (i=0; i<LOOP_TIMES; i++)    {        pthread_mutex_lock(&mutex1);//锁一        pthread_mutex_lock(&mutex2);        critical_section(1, i);        pthread_mutex_unlock(&mutex2);        pthread_mutex_unlock(&mutex1);    }    pthread_mutex_destroy(&mutex1);    pthread_mutex_destroy(&mutex2);    return 0;}void* thread_worker(void* p){    int i;    for (i=0; i<LOOP_TIMES; i++)    {        pthread_mutex_lock(&mutex1);//如果这一步锁2,上面的锁要锁2,这时候2已经锁了，于是无线等待        pthread_mutex_lock(&mutex2);        critical_section(2, i);        pthread_mutex_unlock(&mutex2);        pthread_mutex_unlock(&mutex1);    }}void critical_section(int thread_num, int i){    printf("Thread%d: %d\n", thread_num,i);}