进程控制实验

进程控制实验

1. 实验目的

设计并实现Unix的”time“命令，该命令通过命令行参数接受要运行的程序，创建一个独立的进程来运行该程序，并记录程序运行时间。

2. 实验内容

2.1 Windows实现

（1）使用CreateProcess()来创建进程运行指定可执行文件

（2）在父进程中使用WaitForSingleObject()在命令中和新创建的进程之间同步

（3）调用GetSystemTime()获取子进程运行时间

（4）将获得的运行时间格式化输出

2.2 macOS实现

（1）使用fork()创建子进程

（2）使用execv()指定子进程执行的程序

（3）父进程使用wait()等待子进程结束

（4）调用gettimeofday()获取子进程运行时间

（5）将获取的运行时间格式化输出

3. 实验环境

本实验基于本机macOS系统和Windows虚拟机完成，具体实验环境如下：

3.1 Linux环境

Linux环境配置如下：

• 操作系统：macOS
• 内存容量：8GB
• 处理器：2.9GHz Intel Core i5
• 硬盘容量：500GB

3.2 虚拟机环境

Windows虚拟机环境配置如下：

• 虚拟机软件：VMware Fusion 11
• 虚拟机操作系统：Windows 7 旗舰版
• 虚拟机内存：4GB
• 虚拟机硬盘容量：60GB

4. 程序设计和实现

4.1 Windows实现

4.1.1 API介绍

进程创建函数

本实验使用CreateProcess()函数创建进程并为进程指定运行程序。其语句调用如下：

#include<windows.h>
BOOL CreateProcess(LPCTSTR lpApplicationName, LPTSTR lpCommandLine,
                  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpProcessAttributes,
                  LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,
                  BOOL bInheritHandles, DWORD dwCreationFlag,
                  LPVOID lpEnvironment, LPCTSTR lpCurrentDirectory,
                  LPSTARTUPINFO lpStartupInfo,
                  LPPROCESS_INFORMTION lpProcessInformation);

该函数参数过多，本实验中多没用到，仅用到了部分参数，以下介绍几个有用到的参数。

lpApplication：该参数指定新进程将使用的可执行文件

lpCommandLine：该参数指定里传递给新进程的命令行字符串，该函数将按照一定的顺序搜索该可执行文件位置，并执行

lpProcessInformation：该参数是只想包含返回的进程和线程的句柄、进程和线程标识符的指针。在等待同步函数中需要从该结构中调取句柄信息

进程等待同步函数

本实验使用WaitForSingleObject()函数使父进程等待子进程，函数描述如下：

DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle,DWORD dwMilliseconds);

其中，参数hHandle为等待对象的句柄，实验中通过lpProcessInformation.hProcess给出，dwMillisenconds是以毫秒为单位的等待时间，由于本实验等待子进程完全结束，于是给定值为无限，即INFINITE。

计时函数

本实验使用GetSystemTime()进行计时，函数描述如下：

void GetSystemTime(
  LPSYSTEMTIME lpSystemTime
);

其参数是一个指向SYSTEMTIME结构体的指针，该函数使用的是一个UTC时间，并非本地时间。

使用该函数需要定义SYSTEMTIME结构体提供记录，在输出时需要对时间进行格式化处理，具体如下：

SYSTEMTIME start,end;
GetSystemTime(&start);			//记录开始时间
/* Running code */
GetSystemTime(&end);				//记录结束时间
int hours=end.wHour-start.wHour;						//登记小时差
int minutes=end.wMinute-start.wMinute;			//登记分钟差
int seconds=end.wSecond-start.wSecond;			//登记秒差
int milliseconds=end.wMillisecond-start.wMillisecond;		//登记毫秒差

4.1.2 程序代码

本实验程序主要代码mytime.cpp，程序源代码如下：

#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <windows.h>
using namespace std;
int main(int argc, char const *argv[])
{
   
   
    SYSTEMTIME start,end;
    STARTUPINFO si;
    ZeroMemory(reinterpret_cast<void*>(&si),sizeof(si));//初始化lpStartUpInfo参数
    si.cb=sizeof(si);
    PROCESS_INFORMATION pi;			//初始化lpProcessInformation参数
    TCHAR szFilename[MAX_PATH];
    sprintf(szFilename,"%s",argv[1]);	//初始化lpApplicationName参数
    TCHAR szCmdLine[MAX_PATH];
    sprintf(szCmdLine,<