操作系统实验四 进程的管道通信 实验报告

编写一段程序，实现进程的管道通信。 使用系统调用pipe( )建立一条管道，创建两个子进程P1和P2。让P1和P2分别向管道各写一句话： child process P1 is sending messages! child process P2 is sending messages! 父进程则从管道中读出来自于两个子进程的信息，显示在屏幕上。 在操作系统中，进程之间的通信是实现多任务协作和数据共享的关键技术。本实验重点探讨了在Linux环境下，如何使用管道（pipe）这种通信机制来实现父子进程间的通信。实验目标在于理解和掌握管道通信的基本原理以及操作流程。 管道是一种单向的通信渠道，它允许数据从一个进程流向另一个进程，但不能反向流动。在这个实验中，我们使用了`pipe()`系统调用来创建一个管道，该调用返回两个文件描述符：`fd[0]`代表读端，`fd[1]`代表写端。写入端（fd[1]）可以用来向管道写入数据，而读取端（fd[0]）则用于从管道中读出数据。管道的数据传输遵循先进先出（FIFO）原则，并且其容量是有限的。 实验的具体实现中，父进程首先调用`pipe(fd)`创建管道，然后通过`fork()`创建两个子进程P1和P2。子进程P1和P2分别使用`write(fd[1], buf, 50)`将特定的消息写入管道，而父进程则通过`read(fd[0], s, 50)`从管道读取数据并显示在屏幕上。为了确保顺序，父进程使用`wait(0)`来等待每个子进程结束，确保先读取P1的信息，再读取P2的信息。 值得注意的是，由于管道的单向特性，如果多个进程试图同时读写同一个管道，需要进行同步控制，以防止数据混乱。在本实验中，由于父进程先读P1后读P2，所以没有直接体现同步问题，但在实际应用中，可能需要使用锁或信号量等机制来协调并发访问。 实验代码中的`fork()`函数用于创建新进程，返回值为0表示子进程，非0表示父进程。`sprintf()`函数用于格式化字符串，将信息写入缓冲区，`write()`和`read()`系统调用则分别用于写入和读取管道中的数据。`exit(0)`用于终止进程。 实验结果表明，通过管道通信，进程P1和P2成功地将各自的消息传递给了父进程，父进程正确地从管道中读取并显示了这两个消息。这验证了管道通信机制的有效性。 总结起来，这个实验加深了对操作系统中进程通信的理解，尤其是管道通信的概念。通过实践，我们学习了如何创建管道、读写管道以及如何在父子进程中协调通信。这对于理解和开发多进程应用程序，特别是在需要进程间数据交换的场景下，具有重要的理论和实践意义。