【要求】所有练习题保留题目要求，在题目要求后面作答：
代码要求有注释，代码中适当标注关键代码为红色。
要有运行结果的截图。
每题最后应该有对程序的适当分析和总结！
注意格式排版，内容分析注意列条目，展开清楚地阐述。
1、分析理解多个进程的创建
1）若一个程序中有这样的代码，则有几个进程，父子关系如何？
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void){
???????? pid_t pid,pid2;
???????? char *message;
???????? int x;
???????? pid = fork();
pid2 = fork();
???????? if (pid < 0)
???????? {?????? perror("fork failed");
????????????????? exit(1);???? }
??? 补充完整后面的代码，使多个进程输出各自身份，并符合正确的亲缘关系
???? if (? )
???? {?????? message = "This is the child\n";
???????????? x = 0; ????? }
???? ……
?? ? printf("%s I'm %d, x=%d，my father is:%d\n",message,x,getpid(),getppid());
???? return 0;
}//main
给出代码及执行效果抓图，并要有说明分析！！！！谁先谁后，为什么。?
代码如下：
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
pid_t pid,pid2;
char *message;
int x;
pid = fork();
pid2 = fork();
if (pid < 0)
{
perror("fork failed");
exit(1);
}
if(pid>0 && pid2>0)
{//父进程
message = "This is the father\n";
x = 1;
}else if(pid>0 && pid2==0)
{//子进程2
message = "This is the second child\n";
x = 2;
}else if(pid==0 && pid2>0)
{//子进程1
message = "This is the first child\n";
x = 3;
}else if(pid==0 && pid2==0)
{//孙进程
message = "This is the grandson\n";
x = 4;
}
printf("%s I'm %d, x=%d，my father is:%d\n",message,x,getpid(),getppid());
return 0;
}
执行效果如下：
当前父进程（7724）的父进程先运行（4258），在父进程（7724）的运行过程中产生了子进程，pid=0,pid2>0产生子进程1（7725）；pid>0,pid2=0产生子进程2（7726），而pid=0,pid2=0使得子进程1（7725）又产生了新的子进程（7727）；但由于父进程pid=0产生子进程1（7725）同时运行pid2，子进程2和孙进程（7727）顺序不能确定
2）若有如下的代码
for(i = 0; i <4; i++)
??? {
??????? pid = fork();
……
请分析将产生多少个进程？要有说明分析！！！！
代码如下：
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
pid_t pid;
for(int i = 0; i < 4; i++)
{
pid = fork();
}
printf("%d\n",getpid());
return 0;
}
效果如下：
产生16个进程
调用一次fork()函数将得到两个返回值，而两个进程继续执行下一条fork(),则返回4个进程ID的值，依次可得到执行第i个fork函数后有2的i次方个进程
2、解释执行效果
若有下面的功能代码，执行会有怎样的输出？不只有抓图，要有说明分析！！！！谁先谁后，哪里停顿过。
int main(void){
???????? pid_t a;
???????? a = fork();
???????? if (a == 0) {
???????????? sleep(2);
???????????? execlp ("ps" ,"ps",NULL);??????
??? printf("%s I'm %d, x=%d，my father is:%d\n",message,getpid(),getppid());
???????? }
???????? else?
??? printf("%s I'm %d, x=%d，my father is:%d\n",message,getpid(),getppid());
return 0;
}
代码如下：
执行如下图：
执行父进程（6393）时，语句直接执行；当a=0执行其子进程时先执行sleep休眠两秒，然后执行execlp运行ps展示当前进程,覆盖子进程的内容，因此不再执行printf语句。
3. 体验进程/线程的顺序控制。（基于对例5-9,5-11的理解，注意不是用sleep控制）
1）编写一个可产生父子进程的程序，使执行时子进程先printf输出内容，然后父进程再printf输出。
代码如下：
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
??? pid_t pc1, pw1;
??? pc1 = fork();
??? if(pc1 < 0){
??????? perror("fork failed");
??????? exit(1);
??? }
??? if(pc1 > 0){ //父进程
??????? pw1 = wait(NULL); //进入阻塞状态，等待其有亲缘的进程死亡后重新唤醒
??????? printf("Catch a dead child process with pid:%d\n",pw1);
??????? printf("I'm %d, The father process\n",getpid());
??? }else{
??????? printf("I'm %d, The child process,my father process is %d\n",getpid(),getppid());
??? }
??? return 0;
}
效果如下：
?pc1父进程运行时，当pw1 = wait(NULL)时，系统调用会使调用它的进程等待，进入阻塞状态，等待其有亲缘的子进程死亡进入僵死状态时，系统会重新把它从阻塞态唤醒，因此当父进程阻塞，子进程运行printf语句，运行完毕后子进程死亡，父进程被唤醒，执行printf语句
2）编写一个可产生两个线程（一个输出AAAAAA，一个输出BBBBBB）的程序，代码中要求控制线程的输出为AAAAAABBBBBB的顺序。然后修改控制代码，重新编译执行，得到另一种输出顺序，得到BBBBBBAAAAAA的输出。
代码如下：
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
char message[50] = "Hello World";
void *thread_function2(void *arg)
{
printf("AAAAAA");
pthread_exit("子线程结束");
}
void *thread_function1(void *arg)
{
printf("BBBBBB");
pthread_exit("子线程结束");
}
int main(void)
{
int res1, res2;
pthread_t thread1, thread2;
void *thread_result1, *thread_result2;
res1 = pthread_create(&thread1,NULL,thread_function1,(void*)message);
res2 = pthread_create(&thread2,NULL,thread_function2,(void*)message);
if(res1 != 0 || res2 != 0)
{
perror("Thread creation failed!");
exit(EXIT_FAILURE);
}
res1 = pthread_join(thread1,&thread_result1);
res2 = pthread_join(thread2,&thread_result2);
if(res1 != 0 || res2 != 0)
{
perror("Thread join failed!\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("\n");
exit(EXIT_FAILURE);
}?编译执行 效果如下：
修改代码：修改代码只需调换void() 中thread_function1和2的顺序即可
重新编译执行效果如下：
由主进程产生一个线程，线程的功能为修改进程变量message字符串里的内容，利用join使主线程阻塞等待子线程结束返回后才继续执行，从而控制了两者的执行顺序。
4. 体验线程对共享变量的处理应互斥，否则会出现线程不安全问题。（选做）
两个线程对共享的进程变量做加1操作，结果加和是错的（例5-12），多次运行测试效果，体会程序执行原理，给出认识总结。
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
long x = 0, y = 0, z = 0;
void * thread_function1(void *arg)
{
printf("===thread_function1 is running. \n");
while(1)
{
x++;
z++; }//while
pthread_exit("===Thank you for your CPU time!");
}
void * thread_function2(void *arg)
{
printf("===thread_function2 is running. \n");
while(1)
{
y++;
z++; }//while
pthread_exit("===Thank you for your CPU time!");
}
int main(){
int res;
pthread_t thread1;
pthread_t thread2;
void *thread_result;
res = pthread_create(&thread1,NULL,thread_function1,NULL);
res = pthread_create(&thread2,NULL,thread_function2,NULL);
sleep(1);
printf("x = %d\ny = %d\nx+y = %d\nz = %d\n",x,y,x+y,z);
exit(EXIT_FAILURE);
}代码功能很简单，主进程定义了三个变量x、y、z，主进程运行产生的两个线程共享这些变量 ，thread1和thread2分别持续对x和y做加1操作，但同时两者每次做加法，也对z做累加1的操作。主线程睡眠1秒后打印输出结果，然后进程结束。
执行效果如下：
多次运行测试：
两线程获得的CPU时间不确定，所以加法做的次数不同，x不等于y没什么问题；但在每次x加1、y加1时，它们也都使z加1了，正常逻辑下z的值和x+y的值应是相等的。
问题实际上出在双方对z的共同操作上。对z的加法操作在系统底层涉及从内存取到寄存器、再在寄存器累加、再保存回变量的内存的过程。两个线程都对z变量的内容做加法，由于线程并发执行，它们的加法操作相互穿插，难免出现其中一个的加法是在另一个加到一半的基础上做的，在错误的基础上做工作很容易出现错误的可能。
解决的办法是，需要提供控制手段，在多方对某种共享资源具有竞争关系时，保证只有一个使用者用完资源后另一个才能使用，这就是典型的资源互斥处理问题。
