计算机系统概论 作业5

1. 对于如下代码: 请回答以下问题

   #include <cstdlib>
   #include <unistd.h>
   #include <cstdio>
   
   int counter = 0;
   
   int main(){
       for (int i = 0;i < 2; i++) {
           fork();
           counter++;
           printf("counter = %d\n", counter);
       }
       // 注意: 这里没有 counter++;
       printf("counter = %d\n", counter);
       return 0;
   }

   1) 程序会输出多少行? (空行不计算在内)

   答: 会输出 10 行.

   2) 程序第一行和最后一行分别会输出什么?

   答: 第一行输出 counter = 1; 最后一行输出 counter = 2.

   3) 根据系统对进程的调度情况, 程序一共有多少种可能的输出结果? (如果同一时间有若干进程在同时运行, 他们运行的先后顺序的不同可能导致输出结果不同)

   答: 程序一共有 5 种可能的输出结果.

   分别对应第一次 fork 的子线程在父线程 4 次 counter = 2 的输出之间.

2. 对于如下代码:

   #include <unistd.h>
   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   #include <signal.h>
   #include <sys/types.h>
   #include <sys/wait.h>
   
   int pid;
   
   void handler(int sig) {
   	if (sig == SIGINT && pid != 0) {
           printf("Killing Child process\n"); fflush(stdout);
           kill(pid, SIGKILL);
       }
       if (pid == 0) {
   		printf("Child process receiving Kill\n"); fflush(stdout);
   		exit(-1);
   	}
   }
   
   int main(){
   	pid = fork();
       signal(SIGINT, handler);
       signal(SIGKILL, handler);
       if (pid) {
           int status;
           waitpid(pid, &status, 0);
           int i = WEXITSTATUS(status);
           printf("child's exit status=%d\n", i);
       } else {
           while (1){
               sleep(1);
               printf("Waiting...!\n"); fflush(stdout);
           }
       }
       return 0;
   }

   在执行过程中, 如果用户按下 Ctrl+C, 请问程序在一串 Waiting…! 之后会输出什么内容, 为什么?

   答: 会输出:

   Child process receiving Kill
   Killing Child process
   child's exit status=255

   fork 后在父进程内调用 waitpid, 父进程自身被挂起.

   按下 Ctrl+C 后, 系统内核发送 SIGINT 信号至父进程与子进程, 子进程接收 SIGINT 信号, 其信号处理函数输出 Child process receiving Kill, 子进程退出.

   随后父进程恢复, 接受 SIGINT 信号, 其信号处理函数输出 Killing Child process, 最后通过 WEXITSTATUS 获取子进程退出状态, 输出 child's exit status=255.

3. 对于如下代码, 程序将输出什么内容, 为什么? (foo.txt 和 bar.txt 文件存在)

   int main(){
       int fd1, fd2;
       fd1 = open("foo.txt", O_RDONLY);
       fd2 = open("bar.txt", O_RDONLY);
       close(fd2);
       fd2 = open("bar.txt", O_RDONLY);
       printf("fd2=%d\n", fd2);
       return 0;
   }

   答: 会输出 fd2=4.

   进程创建时, 标准输入, 标准输出, 标准错误已分别占用了描述符 0, 1, 2; 以只读方式打开文件 foo.txt 和 bar.txt, 可用描述符池分配 fd1 = 3, fd2 = 4; 关闭 bar.txt 后, 描述符 4 恢复到描述符池; 打开 bar.txt 后, 仍有 fd2 = 4.

4. 在以下情形中, 分别需要使用什么 IO 方式来进行处理:

   1) 编译器读取源文件 Standard IO.

   2) 编译器生成可执行文件 Standard IO.

   3) 处理图像文件 Standard IO.

   4) 程序需要读写超大规模的文件，运行过程中可能需要处理外部信号 Unix IO.

   5) 访问网络内容 RIO.