线程及线程间管道通信实验（操作系统实验报告二）

简介：
本实验旨在通过创建和管理多线程，并使用管道实现线程间的通信，加深对操作系统的理解。学生将编写代码演示线程同步与数据交换机制。 【线程与进程管道通信实验】是操作系统课程中的一个重要实践环节，旨在帮助学生深入理解线程控制及管道通信的基本概念。在这个实验中，学生们会在Linux环境下使用C语言编写程序，在创建并发的线程或进程中利用无名管道进行数据交换以实现线程间的通信。 该实验的核心在于理解和运用二元函数`f(x,y)`计算方法，此函数由两部分构成：递归定义的`f(x)`和同样递归定义的`f(y)`。学生需要设计并实现一个程序，能够同时处理这两个子问题，并最终得出结果`f(x,y)`。为此，在编写过程中会创建三个并发进程分别用于计算上述三者。 具体步骤如下： 1. 初始化设置及获取用户输入的数据。 2. 使用系统调用`pipe()`来建立两个无名管道以确保数据传输的正确性。 3. 利用`fork()`函数生成第一个子进程，负责执行`f(y)`并把结果通过首个管道发送出去。 4. 父级程序接着创建第二个子进程去计算`f(x)`, 并将输出写入到另一个管道中。 5. 最后父进程等待两个子任务完成后从各自对应的管道读取数据，并根据这些信息来求解最终的`f(x,y)`，随后结束整个过程。 实验过程中学生会了解到无名管道是一种单向通信机制，仅允许在一个方向上传输数据。这种技术是实现多线程间简单且直接的数据交换的理想选择。通过实际操作和编程实践，学生们能够更好地掌握并发控制及同步处理方面的知识。 在编写代码时可能会遇到诸如变量命名错误等细节问题，这需要学生仔细检查并修正。此外实验还强调了理论学习与动手实操相结合的重要性，在课堂上所学的知识点将在此过程中得到进一步的巩固和深化理解。 最终结果会展示每个子进程的身份信息、计算得出的结果值以及最后求得的整体函数`f(x,y)`的具体数值，以此来验证程序逻辑是否正确无误。通过这项实验练习，学生不仅能更深入地了解操作系统中有关并发任务管理和跨线程间数据共享与传递的知识点，还能提升编程技巧和问题解决能力。