fork函数、exec函数和pthread库函数的使用
抽时间整理一下操作系统布置过的大作业。第一次大作业是编译linux内核，这部分在之前的blog里写过了，这篇记录的是第二次大作业的内容。
首先，我们以大作业的要求来作导入。
要求.png
整个任务的要求大概就是，第一个进程A创建一个子进程B，再在进程B中创建两个线程，分别完成不同的工作。
在具体分析问题之前，我们需要了解学习一下几个函数。这里我就丢几个链接了，讲的十分详细，很有帮助。
fork函数&子进程与父进程&守护进程
linux c语言 fork() 和 exec 函数的简介和用法
linux创建线程之pthread_create
下面就开始代码的编写。
首先是第一个主模块，即进程A创建进程B部分。这里父进程A通过调用fork()创建子进程B，通过wait()等待子进程B结束，而B通过exec()函数调用另一个文件作为它的“替身”而自己被替身所替代，从而便于在另一个文件编写有关创建线程的部分。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <wait.h>
int main()
{
pid_t pid;
pid=fork();
if(pid<0){
printf("Fork failed");
exit(-1);
}
else if(pid==0){
printf("Child process start,child pid is %d.\n",getpid());
//exec..
char *buf[]={"/home/wzp/charpter2/procedure2","procedure2",NULL};
execve("/home/wzp/charpter2/procedure2",buf,NULL);
}
else{
printf("Hello world,father pid is %d.\n",getpid());
wait(NULL);
exit(0);
}
}
然后是子进程B变身后的新文件部分，即产生线程部分。
这里程序又分为三个模块，main作为主函数，即子进程B的替身，它又通过pthread_create()函数生成两个线程完成监视输入和计算的工作，故共三个线程。
主线程通过pthread_join()函数等待一个thread结束，但这里实际运行时并不会运行到这一步，因为在线程内部会通过exit()结束进程的运行。这里只是为了使pthread_join()和pthread_create()对应。
这一部分遇到了不少问题...
为了保证两个功能实现线程的信息交流，使用了几个全局变量，在注释中也有标注。当时进行编写的时候，考虑到互斥的问题，故使用了互斥锁进行保护，但测试时候对于互斥区的保护总是出现问题，导致对于功能实现总是有一个功能无法实现，改进一个功能又会导致另一个功能出现问题。最终“一气之下”把互斥锁删去，结果竟然能够正常运行了...我也是有些懵逼，遂放弃使用互斥锁，选择在恰当的地方使用条件变量conditions和sleep()进行二者互斥和部分提示信息的顺序排序。
还遇到的问题就是对于输入信息不确定为符号还是数字的问题，询问同学后才知道如何解决，即使用union联合，再通过scanf()的返回值来进行分类处理。这里就吃了当初c后半部分没学好的亏...很少用到union等知识导致编写程序根本想不到...以后多积累经验吧。
还有就是缓冲区问题。当输入一个未定义符号时，等待下一次重新输入，需要情况缓冲区，而windows的fflush（stdin）不能在linux环境下运行，故采用set（stdin，NULL）函数来清除缓冲区。这也是这次实验学到的。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
//#include <sys/types.h>
//#include <wait.h>
//pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;/*初始化互斥锁*/
//pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;//init cond
void *Input(void* arg);
void *Sum(void* arg);
union member{
int a;
char b;
}x;
int sum=0; //全局变量sum,x
int m; //m is an variate to store x.a.
char n; //n is an variate to store x.b.
_Bool flag,conditions; //flag distinguishes int(1) and char(0);conditions functions like "pthread_cond_signal(&cond)" from Input to Sum but also from Sum to Sum.
void *Input(void* arg)
{
printf("Please input an integer or a character:\n");
//printf("**pthread 1 starts.\n");
while(1)
{
if(scanf("%d",&x.a))
{
m=x.a;
flag=1;
conditions=1;
//printf("**pthread 1 signal conditions to 2.\n");
}
else
{
scanf("%c",&x.b);
n=x.b;
flag=0;
conditions=1;
//printf("**pthread 1 signal conditions to 2.\n");
}
//printf("**pthread 1 releases lock.\n");
sleep(2);
}
}
void *Sum(void* arg)
{
while(1)
{
//printf("**pthread 2 starts.\n");
int i;
sleep(1);
while(!conditions) sleep(1);
sleep(2);
//printf("**pthread 2 gets conditions.\n");
//printf("**flag in pthread2 is %d\n",flag);
if(flag)
{
for(i=0,sum=0;i<=m;i++)
{
sum=sum+i;
}
printf("the sum from 0 to %d is %d\n",m,sum);
conditions=0;
sleep(1);
printf("Please input an integer or a character:\n");
}
else
{
//printf("**judging the type of character.\n");
switch(n)
{
case 'p':
{
printf("Please input an integer or a character:\n");
while((!flag)&&(n=='p'))
{
sleep(1);
}
//conditions=1;
break;
};//stop Sum, use loop
case 'e':
{
printf("exit.\n");
exit(0);
break;
};//exit sum.exe
default:
{
printf("error.\n");
printf("Please input an integer or a character:\n");
setbuf(stdin, NULL);
break;
};//child process continue.
}
//printf("**pthread 2 ends.\n");
}
}
}
int main()
{
printf("exec success.\n");
pthread_t id1,id2;
pthread_create(&id1,NULL,Input,(void*)NULL);
pthread_create(&id2,NULL,Sum,(void*)NULL);
pthread_join(id1,NULL);//wait thread end
pthread_join(id2,NULL);
//pthread_mutex_destroy(&mutex);
//pthread_cond_destroy(&cond);
exit(0);
return 0;
}
最后就是编译运行了，这里注意因为使用了线程，故编译命令后面要加上-lpthread，否则会出错。
贴一张运行截图。
运行.png
大概就是这样了，总之就是一开始看到问题一脸懵逼，各种函数都不会用。后来查了些资料了解了用法，再把问题分成几个模块，一步一步做就做成功了。调试阶段耗精力较多，但最终成功后还是比较开心。
