文章目录

• 进程与线程
• • 实验一：创建进程
  • • 基础版：创建父子线程 fork
    • 基础版：父子线程交替运行
    • 基础版：创建进程 文件写入
    • 练习版：创建线程 子读父阻塞
  • 实验二：线程共享进程中的数据
  • 实验三：多线程实现单词统计工具

进程与线程

实验一：创建进程

1、学会通过基本的linux进程控制函数，由父进程创建子进程，并实现协同工作
2、创建两个进程，让子进程读取一个文件，父进程等待子进程读完文件后继续执行

注意:

• fork创建的新进程被称为子进程，该函数被调用一次，但返回两次。两次返回的区别是：在子进程中的返回值是0，而在父进程中的返回值则是新进程的进程ID。

• 创建子进程，父进程哪个先运行根据系统调度且赋值父进程的内存空间。

• vfork创建子进程，但子进程先运行且不复制父进程的内存空间

基础版：创建父子线程 fork

#include 
#include 
#include 
#include 
#include int main(void){printf("pid:%d\n",getpid());pid_t pid;pid = fork(); // 创建子进程// 在fork之后会运行两个进程（父进程、子进程）if(pid <0){perror("fork error");} else if(pid>0){// 父进程（在父进程中fork返回的是子进程的pid）printf("I am parent process pid is %d,ppid is %d,fork return is %d\n",getpid(),getppid(),pid);} else { // 子进程（在子进程中fork返回的是0）    printf("I am child  process pid is %d,ppid is %d,fork return is %d\n",getpid(),getppid(),pid); }printf("pid:%d\n",getpid());sleep(1); // 睡眠return 0;
}

编译源文件：

root@ubuntu:/home/course/linux# gcc -o /home/course/linux/out/createThread /home/course/linux/createThread.c

• -c 表示只编译(compile)源文件但不链接，会把.c或.cc的c源程序编译成目标文件，一般是.o文件。
• -o 用于指定输出(out)文件名。不用-o的话，一般会在当前文件夹下生成默认的a.out文件作为可执行程序。

root@ubuntu:/home/course/linux/# out/createThread  # 直接运行

可以看到：

• 父进程（在父进程中fork返回的是子进程的pid）

• 子进程（在子进程中fork返回的是0）

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基础版：父子线程交替运行

使用sleep（）函数，实现线程的睡眠，每个进程运行后休眠一段时间，这时按照cpu的资源调度，使得其他进程运行。（若休眠时间短则会出现二次调用的情况）

#include 
#include 
#include 
#include 
#include int main(void){printf("pid:%d\n",getpid());pid_t pid;pid = fork(); // 创建子进程// 在fork之后会运行两个进程（父进程、子进程）if(pid <0){perror("fork error");} else if(pid>0){for(int i=0;i<10;i++){// 父进程（在父进程中fork返回的是子进程的pid）printf("I am parent process pid is %d\n",getpid());sleep(1);}} else { for(int i=0;i<10;i++){// 子进程（在子进程中fork返回的是0）    printf("I am child  process pid is %d\n",getpid()); sleep(1);}}return 0;
}

编译运行：

root@ubuntu:/home/course/linux# vi createThread1.c
root@ubuntu:/home/course/linux# gcc -o /home/course/linux/out/createThread1 /home/course/linux/createThread1.c

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基础版：创建进程 文件写入

父进程使用两种IO的形式进行文件的写入，默认当前路径下创建文件。注意区分缓存的概念以及文件的内容输出。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include int main(void){printf("pid:%d\n",getpid());/*父进程调用写文件*/FILE *fp =fopen("s.txt","w");int fd = open("s_fd.txt",O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,S_IRWXU|S_IRWXG);char *s = "hello world!";ssize_t size = strlen(s)*sizeof(char);// 标准IO函数 - 带缓存 - 全缓存fprintf(fp,"s:%s,pid:%d",s,getpid());// 内核提供的IO系统 - 不带缓存write(fd,s,size);pid_t pid;pid = fork(); // 创建子进程// 在fork之后会运行两个进程（父进程、子进程）if(pid <0){perror("fork error");} else if(pid>0){for(int i=0;i<10;i++){// 父进程（在父进程中fork返回的是子进程的pid）printf("I am parent process pid is %d\n",getpid());sleep(1);}} else { for(int i=0;i<10;i++){// 子进程（在子进程中fork返回的是0）    printf("I am child  process pid is %d\n",getpid()); sleep(1);}}// 父子进程都要执行 - 写入各自缓存fprintf(fp,"pid:%d",getpid());return 0;
}

可以看到编译正常运行;

并且在目录下新生成了 s_fd.txt、s.txt 文件，当我们查看文件内容的时候，会发现两个文件中的内容有偏差：

使用内核提供的IO系统 - 不带缓存，是直接将内容写入，而标准IO函数 - 带缓存，写的内容是：fprintf(fp,"s:%s,pid:%d",s,getpid());，并且在最后的时候父子进程都要执行一次标准的IO，將各自的缓存内容写入到文件中去，所以会重复内容一次。

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练习版：创建线程 子读父阻塞

实验说明：

• 学会通过基本的Linux进程控制函数，由父进程创建子进程，并实现协同工作。创建两个进程，让子进程读取一个文件，父进程等待子进程读完文件后继续执行。

解决方案：

• 进程协同工作就是要协调好两个或两个以上的进程，使之安排好先后次序并依次执行，可以用wait()或者waitpid()函数来实现这一点。当只需要等待任一子进程运行结束时，可在父进程中调用wait()函数。若需要等待某一特定子进程的运行结果时，需调用waitpid()函数，它是非阻塞型函数。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include
#include#define COLMAX 1024 //每一个字符串的最大长度(列)
#define ROWMAX 64   //字符串最大个数(行)/*
本代码实现用子进程打开同目录下的s_fd.txt文件
并且父进程输出内容
*/int main(void) {int p_id = -1;//子进程创建失败if ((p_id = fork()) == -1) {printf("Process_1 Create Error\n");} else if (p_id == 0) { //子进程部分printf("%d Process Start Work\n", getpid());char text[ROWMAX][COLMAX] = {0};FILE *fp = fopen("s_fd.txt", "r+");//打开文件if (fp == NULL) { //打开文件失败printf("Fail to open file!\n");} else {int i = 0;while ((fscanf(fp, "%s", text[i])) != EOF) {printf("%s\n", text[i]);i++;sleep(1);   //等待1s方便查看输出}}fclose(fp);exit(0);}//父进程部分waitpid(p_id, NULL, 0);//阻塞等待printf("%d process is end\n", p_id);return 0;
}

rse/linux# vi createThread3.c
root@ubuntu:/home/course/linux# gcc -o /home/course/linux/out/createThread3 /home/course/linux/createThread3.c 
root@ubuntu:/home/course/linux# out/createThread3

运行结果：

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实验二：线程共享进程中的数据

实验说明：

• 了解线程与进程之间的数据共享关系。创建一个线程，在线程中更改进程中的数。

解决方案：

• 在进程中定义共享数据，在线程中直接引用并输出该数据。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include
#includestatic int sharedata=4; // 共享数据void *create(void *arg){printf("new pthread...\n");printf("sharedata data = %d \n",sharedata);sharedata = 3;return (void *)(0);
}int main(void){pthread_t mythread ;sharedata=5; // 修改变量值int error = 0;error = pthread_create(&mythread,NULL,create,NULL);if(error){printf("pthread_create is not created...\n");return -1;}sleep(1);printf("pthread_create is ok...\n");printf("And shared data = %d\n \n",sharedata);return 0;
}

root@ubuntu:/home/course/linux# vi createThread4.c
root@ubuntu:/home/course/linux# gcc -o /home/course/linux/out/createThread4 /home/course/linux/createThread4.c -l pthread
root@ubuntu:/home/course/linux# out/createThread4

运行结果：

如有报错，参见：https://blog.csdn.net/u014470361/article/details/83214911

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实验三：多线程实现单词统计工具

实验说明:

• 多线程实现单词统计工具。

解决方案:

• 区分单词原则:
  • 凡是一个非字母或数字的字符跟在字母或数字的后面，那么这个字母或数字就是单词的结尾。
  • 允许线程使用互斥锁来修改临界资源，确保线程间的同步与协作。
  • 如果两个线程需要安全地共享一个公共计数器，需要把公共计数器加锁。线程需要访问称为互斥锁的变量，它可以使线程间很好地合作，避免对于资源的访问冲突。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include pthread_mutex_t counter_clock=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;int main(int ac,char *av[]){void *count_words(void *);if(ac!=3){printf("Usage:%s file1 file2\n",av[0]);exit(1);}/*分別以av[1]、av[2]作为参数，创建两个线程t1、t2，线程t1、t2进入等待状态，输出统计的单词总数*/pthread_t tidp1,tidp2;int error1,error2;error1=pthread_create(&tidp1,NULL,count_words,av[1]);error2=pthread_create(&tidp2,NULL,count_words,av[2]);pthread_join(tidp1,NULL);pthread_join(tidp2,NULL);return 0;
}void *count_words(void *f){char *filename=(char *)f;FILE *fp;int c,prevc='\0';int total_words=0;if((fp=fopen(filename,"r"))!=NULL){while((c=getc(fp))!=EOF){if(!isalnum(c) && isalnum(prevc)){pthread_mutex_lock(&counter_clock);total_words++;pthread_mutex_unlock(&counter_clock);} prevc=c;}fclose(fp);printf("total_words=%d\n",total_words);}else{perror(filename);}return NULL;
}

创建两个包含英文单词的txt文件：

root@ubuntu:/home/course/linux# vi createThread5.c
root@ubuntu:/home/course/linux# gcc -o /home/course/linux/out/createThread5 /home/course/linux/createThread5.c -l pthread
root@ubuntu:/home/course/linux# ./out/createThread5 ./a.txt ./b.txt 
total_words=5
total_words=3

运行结果：

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