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西北工业大学操作系统实验报告实验四--第1页

实验四进程与线程

一、实验目的

（1）理解进程的独立空间；

（2）理解线程的相关概念.

二、实验内容与要求

1、查阅资料,掌握进程创建和构造的相关知识和线程创建和构造的相关知识,了解C语言程序编写

的相关知识；

2、理解进程的独立空间的实验内容及步骤

（1）编写一个程序,在其main（）函数中定义一个变量shared,对其进行循环加/减操作,并输出

每次操作后的结果；

（2）使用系统调用fork（）创建子进程,观察该变量的变化；

（3）修改程序把shared变量定义到main（）函数之外,重复第（2）步操作,观察该变量的变化.

3、理解线程的实验步骤

（1）编写一个程序,在其main（）函数中创建一个（或多个）线程,观察该线程是如何与主线程

并发运行的.输出每次操作后的结果；

（2）在main()函数外定义一个变量shared（全局变量）,在main()中创建一个线程,在main()

中和新线程shared进行循环加/减操作,观察该变量的变化；

（3）修改程序把shared变量定义到main（）函数之内,重复第（2）步操作,观察该变量的变化.

4、对整个实验过程进行分析总结,给出详细步骤；

(1)观察上述进程执行结果,并分析原因；

(2)提交源程序清单,并附加流程图与注释.

三、实验过程

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1、进程的与线程的创建和构造

(1).进程的创建和构造

进程简单来说就是在操作系统中运行的程序,它是操作系统资源管理的最小单位.但是进程是一个

动态的实体,它是程序的一次执行过程.进程和程序的区别在于：进程是动态的,程序是静态的,进程是

运行中的程序,而程序是一些保存在硬盘上的可执行代码.

新的进程通过克隆旧的程序（当前进程）而建立.fork()和clone()（对于线程）系统调用可用来

建立新的进程.

（2）线程的创建和构造

线程也称做轻量级进程.就像进程一样,线程在程序中是独立的、并发的执行路径,每个线程有它

自己的堆栈、自己的程序计数器和自己的局部变量.但是,与独立的进程相比,进程中的线程之间的独立

程度要小.它们共享内存、文件句柄和其他每个进程应有的状态.

线程的出现也并不是为了取代进程,而是对进程的功能作了扩展.进程可以支持多个线程,它们看

似同时执行,但相互之间并不同步.一个进程中的多个线程共享相同的内存地址空间,这就意味着它们可

以访问相同的变量和对象,而且它们从同一堆中分配对象.尽管这让线程之间共享信息变得更容易,但你

必须小心,确保它们不会妨碍同一进程里的其他线程.

线程与进程相似,是一段完成某个特定功能的代码,是程序中单个顺序的流控制,但与进程不同的

是,同类的多个线程是共享同一块内存空间和一组系统资源的,而线程本身的数据通常只有微处理器的

寄存器数据,以及一个供程序执行时使用的堆栈.所以系统在产生一个线程,或者在各个线程之间切换时,

负担要比进程小得多,正因如此,线程也被称为轻型进程（light-weightprocess）.一个进程中可以包

含多个线程.

2、理解进程的独立空间

流程图如下所示：

shared=

1

pid=

fork()