一、 實驗目的

• 熟悉并掌握管道機制，并實現進程間通信
• 熟悉并掌握共享內存機制，并實現進程間通信

二、 實驗內容

任務一：

• （1）閱讀以上父子進程利用管道進行通信的例子（例1），寫出程序的運行結果并分析。
• （2）編寫程序：父進程利用管道將一字符串交給子進程處理。子進程讀字符串，將里面的字符反向后再交給父進程，父進程最后讀取并打印反向的字符串。

任務二、

• （1）閱讀例2的程序，運行一次該程序，然后用ipcs命令查看系統中共享存儲區的情況，再次執行該程序，再用ipcs命令查看系統中共享內存的情況，對兩次的結果進行比較，并分析原因。最后用ipcrm命令刪除自己建立的共享存儲區。 （有關ipcs和ipcrm介紹見后面一頁）
• （2）每個同學登陸兩個窗口，先在一個窗口中運行例3程序1（或者只登陸一個窗口，先在該窗口中以后臺方式運行程序1），然后在另一個窗口中運行例3程序2，觀察程序的運行結果并分析。運行結束后可以用ctrl+c結束程序1的運行。
• （3）編寫程序：使用系統調用shmget()，shmat()，shmdt()，shmctl()，編制程序。要求在父進程中生成一個30字節長的私有共享內存段。接下來，設置一個指向共享內存段的字符指針，將一串大寫字母寫入到該指針指向的存貯區。調用fork()生成子進程，讓子進程顯示共享內存段中的內容。接著，將大寫字母改成小寫，子進程修改共享內存中的內容。之后，子進程將脫接共享內存段并退出。父進程在睡眠5秒后，在此顯示共享內存段中的內容（此時已經是小寫字母）。

三、 代碼及運行結果分析
任務一：

（1）#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include <string.h> int main() { int x,fd[2];char buf[30],s[30];pipe(fd);while ((x=fork())==-1);if (x==0){close(fd[0]);printf("Child Process!\n");strcpy(buf,"This is an example\n");write(fd[1],buf,30);exit(0);}else{close(fd[1]);printf("Parent Process!\n");read(fd[0],s,30);printf("%s\n",s);} }

調用pipe創建一個管道，接著調用fork產生兩個進程，首先執行子進程，關閉管道出口，通過管道入口向管道中寫入內容。接著在父進程中關閉管道入口，通過管道出口從管道中讀取寫入內容，輸出。

（2）#include<stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> int main(){int x,count,left,right,temp,fd[2],fe[2];char c,buf[30],s[30];pipe(fd);pipe(fe);printf("please input a line of char:\n");scanf("%s",buf);while((x=fork())==-1);if(x==0){close(fd[0]);close(fe[1]);printf("Child Process!\n");write(fd[1],buf,30);read(fe[0],buf,30);printf("%s\n",buf);exit(0);}else{close(fd[1]);close(fe[0]);count=0;do{read(fd[0],&c,1);s[count++]=c;}while(c!='\0');printf("Parent Process!\n");printf("%s\n",s);count-=2;for(left=0,right=count;left<=count/2;left++,right--){temp=s[left];s[left]=s[right];s[right]=temp;}write(fe[1],s,30);wait(0);} }

任務二：

（1）#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h>int main() { key_t key=231; int shmid_1,shmid_2; if ((shmid_1=shmget(key,1000,0644|IPC_CREAT))==-1){perror("shmget shmid_1");exit(1); } printf("First shared memory identifier is %d\n",shmid_1); if ((shmid_2=shmget(IPC_PRIVATE,20,0644))==-1){perror("shmget shmid_2");exit(2); } printf("Second shared memory identifier is %d\n",shmid_2); exit(0); return 0; }

成功返回共享內存段標識符。對存在于內核存儲空間中的每個共享內存段，內核均有shmid_ds。失敗，返回-1。
參數key用來創建IPC標識符。參數size決定內存段的大小.參數shmflag，用于設置訪問權限及標識創建條件。?
對比：第二次的共享內存段中的關鍵字，共享內存標識符，訪問權限，字節等都是不一樣的。

（2） 程序一：#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> #define SHMKEY 131 /*在實際實驗過程中，為了避免每個同學建立的共享存儲區關鍵字一樣而相互干擾，關鍵字請用學號末3位*/ #define K 1024int shmid; void cleanup() { shmctl(shmid,IPC_RMID,0); exit(0); } int main (){ int i,*pint; char *addr; //extern int shmat(); // extern cleanup(); for(i=0;i<20;i++) signal(i,cleanup); shmid=shmget(SHMKEY,16*K,0777|IPC_CREAT); /*建立16K共享區SHMKEY */ addr=shmat(shmid,0,0);/*掛接，并得到共享區首地址 */ printf ("addr 0x%x\n",addr); pint=(int *)addr; for (i=0;i<256;i++) *pint++=i; pause();/*等待接收進程讀 */ } 程序二： #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> #include <stdio.h> #define SHMKEY 131 /*在實際實驗過程中，為了避免每個同學建立的共享存儲區關鍵字一樣而相互干擾，關鍵字請用學號末3位*/ #define K 1024 int shmid; main (){ int i,*pint; char *addr; //extern char * shmat (); shmid=shmget(SHMKEY,8*K,0777);/*取共享區SHMKEY的id */ addr=shmat(shmid,0,0);/*連接共享區*/ pint=(int *)addr; for (i=0;i<256;i++) printf("%d\n",*pint++);/*打印共享區中的內容*/ }

首先系統調用shmctl對shmid指向內存段進行刪除，接著系統調用shmget創建共享內存段，返回標識符給shmid，系統再次調用shmat連接內存段，返回地址addr。程序1運行時，該程序開始執行，系統調用shmget創建共享內存段，再通過調用shmat掛接內存段，最終輸出轉換后的前255。

（3）#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> #define SHMKEY 131 #define K 1024 int shmid_1,shmid_2; int main () {int x,y,i,*pint;char *addr_1,*addr_2;char words[30]={'A','B','C','D','E','F','G','H','I','J','K','L','M','N','O','P','Q','R','S','T','U','V','W','X','Y','Z','A','B','C','D'};shmid_1=shmget(SHMKEY,30*K,0777|IPC_CREAT); /*建立16K共享區SHMKEY */addr_1=shmat(shmid_1,0,0);/*掛接，并得到共享區首地址*/pint=(int *)addr_1;printf ("addr_1 0x%x\n",addr_1);for (i=0;i<26;i++) {*pint=words[i];pint++;}while((x=fork())==-1);if(x==0){shmid_2=shmget(SHMKEY,30*K,0777|IPC_CREAT); /*建立16K共享區SHMKEY */addr_2=shmat(shmid_2,0,0);/*掛接，并得到共享區首地址*/pint=(int *)addr_2;for(i=0;i<26;i++){printf("%c ",*pint);*pint=*pint+32;pint++;if(i==25)printf("\n");}y=shmdt(addr_2);exit(0);}else{sleep(5);pint=(int *)addr_1;for(i=0;i<26;i++){printf("%c ",*pint);pint++;if(i==25)printf("\n");}} }

四、 實驗心得
通過本次實驗簡單了解了管道進程間通信形式，初步掌握利用管道進行進程通信的程序設計，基本完成了本次實驗的要求。學會了shmget()、shmat()、shmdt()、shmctl()4個調用，ipcs、ipcrm命令使用:還加深了對操作系統中各進程之間的通信協同的了解。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统——实验贰——进程通信（一）管道及共享内存的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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