操作系统实验报告实验二：进程通信（一）——管道及共享内存一、实验目的•了解进程之中相互通信的方式•加深对管道通信的了解•了解共享内存通信的程序设计方法•了解和熟悉Linux支持的共享存储区机制二、实验内容和步骤任务一、（1）阅读以上父子进程利用管道进行通信的例子（例1），写出程序的运行结果并分析。
（2）编写程序：父进程利用管道将一字符串交给子进程处理。
子进程读字符串，将里面的字符反向后再交给父进程，父进程最后读取并打印反向的字符串任务二、1）阅读例2的程序，运行一次该程序，然后用ipcs命令查看系统中共享存储区的情况，再次执行该程序，再用ipcs命令查看系统中共享内存的情况，对两次的结果进行比较，并分析原因。
最后用ipcrm命令删除自己建立的共享存储区。
（有关ipcs和ipcrm介绍见后面一页）（2）每个同学登陆两个窗口，先在一个窗口中运行例3程序1（或者只登陆一个窗口，先在该窗口中以后台方式运行程序1），然后在另一个窗口中运行例3程序2，观察程序的运行结果并分析。
运行结束后可以用ctrl+c结束程序1的运行。
（3）编写程序：使用系统调用shmget()，shmat()，shmdt()，shmctl()，编制程序。
要求在父进程中生成一个30字节长的私有共享内存段。
接下来，设置一个指向共享内存段的字符指针，将一串大写字母写入到该指针指向的存贮区。
调用fork()生成子进程，让子进程共享内存段中的内容。
接着，将大写字母改成小写，子进显示程修改共享内存中的内容。
之后，子进程将脱接共享内存段并退出。
父进程在睡眠5秒后，在此显示共享内存段中的内容（此时已经是小写字母）。
三、代码及运行结果分析1.任务1（1）①代码：#include<stdio.h>#include<sys/types.h>#include<unistd.h>#include<sys/wait.h>#include<string.h>#include<stdlib.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);}}②截图：③结果和分析：创建一个管道，调用fork（）函数产生两个进程，我的系统优先先执行父进程，比较疑惑，既然这样，管道中并没有数据是如何得出最后结果的，后来百度了一下解释说是因为管道本身是一种同步机制，并且printf执行的时间要比其他程序时间长得多，才会这样。
然后执行子程序，将数据写入管道，然后父程序打印出来2. 任务1（2）①代码：#include<stdio.h>#include<sys/types.h>#include<unistd.h>#include<sys/wait.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>void fanzhuan(char *s){char *p=s+strlen(s)-1;char temp;while(s<p){temp=*p;*p--=*s;*s++=temp;}}int main(){int i,x,fd[2];char buf[20],s[20],m[20];strcpy(buf,"This is an example\n");pipe(fd);write(fd[1],buf,20);while((x=fork())==-1);if(x==0){printf("Child Process!\n");read(fd[0],s,20);//printf("%s\n",s);fanzhuan(s);write(fd[1],s,20);exit(0);}else{wait(NULL);close(fd[1]);printf("Parent Process!\n");read(fd[0],m,20);printf("%s\n",m);}}②截图：3. 任务2（1）①代码：#include<sys/types.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/shm.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>int main(){key_t key=105;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);}②截图：③结果和分析：两次运行结束后，第二个共享标识符不一样，然后在每一次的ipcs 查看共享存储区的时候，最后一行也是不一样的。
原因是分配了两次，然后第一次有key值，第二次是没有的。
4. 任务2（2）①代码：程序1：#include<sys/types.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/shm.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<signal.h>#include<unistd.h>#define SHMKEY 105#define K 1024int shmid;int main(){int i,*pint;char *addr;extern void* shmat();extern cleanup();for(i=0;i<20;i++)signal(i,cleanup);shmid=shmget(SHMKEY,16*K,0777|IPC_CREAT);addr=shmat(shmid,0,0);printf("addr 0x%x\n",addr);pint=(int *)addr;for(i=0;i<256;i++)*pint++=i;pause();}cleanup(){shmctl(shmid,IPC_RMID,0);exit(0);}程序2：#include<sys/types.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/shm.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<signal.h>#include<unistd.h>#define SHMKEY 105#define K 1024int shmid;int main(){int i,*pint;char *addr;extern void *shmat();shmid=shmget(SHMKEY,8*K,0777);addr=shmat(shmid,0,0);pint=(int *)addr;for(i=0;i<256;i++)printf("%d\n",*pint++);}②截图：③结果和分析：程序（1）后台运行的时候，先创建一个共享内存段，然后挂接，得到共享区的地址，并且输出这个地址，然后pint的首地址就是共享区首地址，向共享区里面输入1,2,3,4,5.。
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程序（2）执行的时候首先先挂接到这个共享区，然后向从首地址开始遍历，输出其中的内容5. 任务2（3）①代码：#include<sys/types.h>#include<sys/ipc.h>#include<sys/shm.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<sys/wait.h>#include<string.h>#include<stdio.h>int main(){key_t key=105;int shmid,p1,i;char *addr,*pint,temp;shmid=shmget(key,30,0644|IPC_CREAT);addr=shmat(shmid,0,0);for(i=0;i<5;i++){*addr='A'+i;addr++;}while((p1=fork())==-1);if(p1==0){shmid=shmget(105,30,0644);printf("success\n");addr=shmat(shmid,0,0);for(i=0;i<5;i++){temp=*addr;*addr=temp+32;addr++;}addr=shmat(shmid,0,0);printf("%s\n",addr);shmdt(addr);}else{sleep(5);addr=shmat(shmid,0,0);printf("%s\n",addr);}//printf("%s\n",addr);shmctl(shmid,IPC_RMID,0);exit(0);}②截图：③结果和分析：首先显示创建一个要求的共享区，然后挂接上去，得到共享区首地址，向共享区中输入一串大写字符串，然后调用fork（），生成一个子程序，先让挂接到共享区，并且获得首地址，然后修改大写字母变成小写字母，然后脱离，最后再次调用父程序，获得首地址，然后输出共享区的内容。