操作系统实验一

来源：爱go旅游网

实验一进程控制与描述

一、实验目的

通过对Windows 2000编程，进一步熟悉操作系统的基本概念，较好地理解Windows 2000的结构。通过创建进程、观察正在运行的进程和终止进程的程序设计和调试操作，进一步熟悉操作系统的进程概念，理解Windows 2000中进程的“一生”。

二、实验环境

硬件环境：计算机一台，局域网环境；

软件环境：Windows 2000 Professional、Visual C++ 6.0企业版。

三、实验内容和步骤

第一部分（共三个程序）：

Windows 2000 Professional下的GUI应用程序，使用Visual C++编译器创建一个GUI应用程序，代码中包括了WinMain()方法，该方法GUI类型的应用程序的标准入口点。

程序1-1

# include

# pragma comment(lib, “user32.lib” )

int APIENTRY WinMain(HINSTANCE /* hInstance */ ,

HINSTANCE /* hPrevInstance */,

LPSTR /* lpCmdLine */,

int /* nCmdShow */ )

{

:: MessageBox(

NULL,

“Hello, Windows 2000” ,

“Greetings”,

MB_OK) ;

return(0) ; }

在程序1-1的GUI应用程序中，首先需要Windows.h头文件，以便获得传送给WinMain() 和MessageBox() API函数的数据类型定义。

接着的pragma指令指示编译器/连接器找到User32.LIB库文件并将其与产生的EXE

文件连接起来。这样就可以运行简单的命令行命令CL MsgBox.CPP来创建这一应用程序，如果没有pragma指令，则MessageBox() API函数就成为未定义的了。这一指令是Visual Studio C++ 编译器特有的。

接下来是WinMain() 方法。其中有四个由实际的低级入口点传递来的参数。hInstance参数用来装入与代码相连的图标或位图一类的资源，无论何时，都可用GetModuleHandle() API函数将这些资源提取出来。系统利用实例句柄来指明代码和初始的数据装在内存的何处。句柄的数值实际上是EXE文件映像的基地址，通常为0x00400000。下一个参数hPrevInstance是为向后兼容而设的，现在系统将其设为NULL。应用程序的命令行 (不包括程序的名称) 是lpCmdLine参数。另外，系统利用nCmdShow参数告诉应用程序如何显示它的主窗口 (选项包括最小化、最大化和正常) 。

最后，程序调用MessageBox() API函数并退出。如果在进入消息循环之前就结束运行的话，最后必须返回0。

先分析程序功能，再写出运行结果：

自动跳出一个窗口，hello，window2003，如下图：

操作系统将当前运行的应用程序看作是进程对象。利用系统提供的惟一的称为句柄 (HANDLE) 的号码，就可与进程对象交互。这一号码只对当前进程有效。

在系统中运行的任何进程都可调用GetCurrentProcess() API函数，此函数可返回标识进程本身的句柄。然后就可在Windows需要该进程的有关情况时，利用这一句柄来提供。

程序1-2：获得和使用进程的句柄

# include

void main()

{

HANDLE hProcessThis = :: GetCurrentProcess() ;

DWORD dwPriority = :: GetPriorityClass(hProcessThis) ;

std :: cout << “Current process priority: ” ;

switch(dwPriority)

{

case HIGH_PRIORITY_CLASS:

std :: cout << “High” ;

break;

case NORMAL_PRIORITY_CLASS:

std :: cout << “Normal” ;

break;

case IDLE_PRIORITY_CLASS:

std :: cout << “Idle” ;

break;

case REALTIME_PRIORITY_CLASS:

std :: cout << “Realtime” ;

break;

default:

std :: cout << “” ;

break;

}

std :: cout << std :: endl;

}

程序1-2中列出的是一种获得进程句柄的方法。对于进程句柄可进行的惟一有用的操作是在API调用时，将其作为参数传送给系统，正如程序1-2中对GetPriorityClass() API函数的调用那样。在这种情况下，系统向进程对象内“窥视”，以决定其优先级，然后将此优先级返回给应用程序。

OpenProcess() 和CreateProcess() API函数也可以用于提取进程句柄。前者提取的是已经存在的进程的句柄，而后者创建一个新进程，并将其句柄提供出来。

先分析程序功能，再写出运行结果：

输入任意键继续，然后退出。

程序1-3显示如何找出系统中正在运行的所有进程，如何利用OpenProcess() API函数来获得每一个访问进程的进一步信息。

程序1-3 利用句柄查出进程的详细信息

// proclist项目

# include

DWORD GetKernelModePercentage(const FILETIME & ftKernel,

const FILETIME & ftUser)

{

ULONGLONG qwKernel =

( ( (ULONGLONG) ftKernel.dwHighDateTime) << 32) +

ftKernel.dwLowDateTime;

ULONGLONG qwUser =

( ( (ULONGLONG) ftUser.dwHighDateTime) << 32) +

ftUser.dwLowDateTime;

ULONGLONG qwTotal = qwKernel + qwUser;

DWORD dwPct =

(DWORD) ( ( (ULONGLONG) 100*qwKernel) / qwTotal) ;

return(dwPct) ;

}

void main()

{

HANDLE hSnapshot = :: CreateToolhelp32Snapshot(

TH32CS_SNAPPROCESS,

0) ;

PROCESSENTRY32 pe;

:: ZeroMemory(&pe, sizeof(pe) ) ;

pe.dwSize = sizeof(pe) ;

BOOL bMore = :: Process32First(hSnapshot, &pe) ;

while(bMore)

{

HANDLE hProcess = :: OpenProcess(

PROCESS_QUERY_INFORMATION,

FALSE,

pe.th32ProcessID) ;

if (hProcess != NULL)

{ FILETIME ftCreation, ftExit, ftKernelMode, ftUserMode;

:: GetProcessTimes(

hProcess,

&ftCreation,

&ftExit,

&ftKernelMode,

&ftUserMode) ;

DWORD dwPctKernel = :: GetKernelModePercentage(

ftKernelMode,

ftUserMode ) ;

std :: cout << “Process ID: ” << pe.th32ProcessID

<< “, EXE file: ” << pe.szExeFile

<< “, % in kernel mode: ” << dwPctKernel

<< std :: endl;

:: CloseHandle(hProcess) ;

}

bMore = :: Process32Next(hSnapshot, &pe) ; }

}

程序1-3程序首先利用Windows 2000的新特性，即工具帮助库来获得当前运行的所有进程的快照。然后应用程序进入快照中的每一个进程，得到其以PROCESSENTRY32结构表示的属性。这一结构用来向OpenProcess() API函数提供进程的ID。Windows跟踪每一进程的有关时间，示例中是通过打开的进程句柄和GetProcessTimes() API来直询得到有关时间的。接下来，一个定制的帮助函数取得了几个返回的数值，然后计算进程在内核模式下消耗的时间占总时间的百分比。程序的其余部分比较简单，只是将有关信息显示给用户，清除进程句柄，然后继续循环，直到所有进程都计算过为止。

先分析程序功能，再写出运行结果：

第二部分：进程的“一生”(共三个程序)

1、创建进程

创建子进程

# include

void StartClone(int nCloneID)

{

TCHAR szFilename[MAX_PATH] ;

:: GetModuleFileName(NULL, szFilename, MAX_PATH) ;

TCHAR szCmdLine[MAX_PATH] ;

:: sprintf(szCmdLine, “\\”%s\\” %d”, szFilename, nCloneID) ;

STARTUPINFO si;

:: ZeroMemory(reinterpret_cast (&si) , sizeof(si) ) ;

si.cb = sizeof(si) ;

PROCESS_INFORMATION pi;

BOOL bCreateOK = :: CreateProcess(

szFilename,

szCmdLine,

NULL,

FALSE,

CREATE_NEW_CONSOLE,

NULL,

&si,

&pi) ;

if (bCreateOK)

{ :: CloseHandle(pi.hProcess) ;

:: CloseHandle(pi.hThread) ;

}}

int main(int argc, char* argv[] )

{

int nClone(0) ;

if (argc > 1)

{ :: sscanf(argv[1] , “%d” , &nClone) ;}

std :: cout << “Process ID: “ << :: GetCurrentProcessId()

<< “, Clone ID: “ << nClone

<< std :: endl;

const int c_nCloneMax = 25;

if (nClone < c_nCloneMax)

{

StartClone(++nClone) ;

}

:: Sleep(500) ;

return 0;

}

本程序展示的是一个简单的使用CreateProcess() API函数的例子。首先形成简单的命令行，提供当前的EXE文件的指定文件名和代表生成克隆进程的号码。大多数参数都可

取缺省值，但是创建标志参数使用了：

________________________________________________________________________

标志，指示新进程分配它自己的控制台，这使得运行示例程序时，在任务栏上产生许多活动标记。然后该克隆进程的创建方法关闭传递过来的句柄并返回main() 函数。在关闭程序之前，每一进程的执行主线程暂停一下，以便让用户看到其中的至少一个窗口。

CreateProcess() 函数有________个核心参数？本实验程序中设置的各个参数的值是：

a. _________________________________________________；

b. _________________________________________________；

c. _________________________________________________；

d. _________________________________________________；

e. _________________________________________________；

程序运行时屏幕显示的信息是：

____________________________________________________________________

________________________________________________________________________

2、正在运行的进程

使用进程和操作系统的版本信息

// version项目

# include

void main()

{

DWORD dwIdThis = :: GetCurrentProcessId() ;

DWORD dwVerReq = :: GetProcessVersion(dwIdThis) ;

WORD wMajorReq =( (WORD) dwVerReq > 16) ;

WORD wMinorReq = ((WORD) dwVerReq & 0xffff) ;

std :: cout << “Process ID: “ << dwIdThis

<< “, requires OS: “ << wMajorReq << wMinorReq << std :: endl ;

OSVERSIONINFOEX osvix;

:: ZeroMemory(&osvix, sizeof(osvix) ) ;

osvix.dwOSVersionInfoSize = sizeof(osvix) ;

:: GetVersionEx(reinterpret_cast < LPOSVERSIONINFO > (&osvix) ) ;

std :: cout << “Running on OS: “ << osvix.dwMajorVersion << “.”

<< osvix.dwMinorVersion << std :: endl;

if (osvix.dwPlatformId == VER_PLATFORM_WIN32_NT &&

osvix.dwMajorVersion >= 5)

{

:: SetPriorityClass(

:: GetCurrentProcess() ,

HIGH_PRIORITY_CLASS) ;

std :: cout << “Task Manager should now now indicate this”

“process is high priority．” << std :: endl;

}

分析程序，写出运行结果：

当前PID信息：______________________________________________________

当前操作系统版本：__________________________________________________

系统提示信息：______________________________________________________

_______________________________________________________________________

程序向读者表明了如何获得当前的PID和所需的进程版本信息。为了运行这一程序，系统处理了所有的版本不兼容问题。

接着，程序演示了如何使用GetVersionEx() API函数来提取OSVERSIONINFOEX结构。这一数据块中包括了操作系统的版本信息。其中，“OS : 5.0”表示当前运行的操作系统是：

____________________________________________________________________

最后一段程序利用了操作系统的版本信息，以确认运行的是Windows 2000。代码接

着将当前进程的优先级提高到比正常级别高。

单击Ctrl + Alt + Del键，进入“Windows任务管理器”，在“应用程序”选项卡中右键单击本任务，在快捷菜单中选择“转到进程”命令。

在“Windows任务管理器”的“进程”选项卡中，与本任务对应的进程映像名称是 (为什么？) ：

____________________________________________________________________

右键单击该进程名，在快捷菜单中选择“设置优先级”命令，可以调整该进程的优先级，如设置为“高”后重新运行程序，屏幕显示有变化吗？为什么？

____________________________________________________________________

________________________________________________________________________

3、终止进程

指令其子进程来“杀掉”自己的父进程

// procterm项目

# include

static LPCTSTR g_szMutexName = “w2kdg.ProcTerm.mutex.Suicide” ;

void StartClone()

{

TCHAR szFilename [MAX_PATH] ;

:: GetModuleFileName(NULL, szFilename, MAX_PATH) ;

TCHAR szCmdLine[MAX_PATH] ;

:: sprintf(szCmdLine, “\\” %s\\“ child” , szFilename) ;

STARTUPINFO si;

:: ZeroMemory(reinterpret_cast < void* > (&si) , sizeof(si) ) ;

si.cb = sizeof(si) ;

PROCESS_INFORMATION pi;

BOOL bCreateOK = :: CreateProcess(

szFilename,

szCmdLine,

NULL,

FALSE,

CREATE_NEW_CONSOLE,

NULL,

&si,

&pi ) ;

if (bCreateOK)

{ :: CloseHandle(pi.hProcess) ;

:: CloseHandle(pi.hThread) ;}

}

void Parent()

{ HANDLE hMutexSuicide = :: CreateMutex(

NULL,

TRUE,

g_szMutexName) ;

if (hMutexSuicide != NULL)

{

std :: cout << “Creating the child process.” << std :: endl;

:: StartClone() ;

:: Sleep(5000) ;

std :: cout << “Telling the child process to quit. ” << std :: endl;

:: ReleaseMutex(hMutexSuicide) ;

:: CloseHandle(hMutexSuicide) ;}

}

void Child()

{// 打开“自杀”互斥体

HANDLE hMutexSuicide = :: OpenMutex(

SYNCHRONIZE,

FALSE,

g_szMutexName) ;

if (hMutexSuicide != NULL)

{

std :: cout << “Child waiting for suicide instructions. ” << std :: endl;

:: WaitForSingleObject(hMutexSuicide, INFINITE) ;

std :: cout << “Child quiting. ” << std :: endl;

:: CloseHandle(hMutexSuicide) ;

}}

int main(int argc, char* argv[] )

{

if (argc >1&& :: strcmp(argv[1] , “child” ) == 0)

{ Child() ; }

else

{Parent() ;}

return 0;

}

程序说明了一个进程从“生”到“死”的整个一生。第一次执行时，它创建一个子进程，其行为如同“父亲”。在创建子进程之前，先创建一个互斥的内核对象，其行为对于子进程来说，如同一个“自杀弹”。当创建子进程时，就打开了互斥体并在其他线程中进行别的处理工作，同时等待着父进程使用ReleaseMutex() API发出“死亡”信号。然后用Sleep() API调用来模拟父进程处理其他工作，等完成时，指令子进程终止。

当调用ExitProcess() 时要小心，进程中的所有线程都被立刻通知停止。在设计应用程序时，必须让主线程在正常的C++ 运行期关闭 (这是由编译器提供的缺省行为) 之后来调用这一函数。当它转向受信状态时，通常可创建一个每个活动线程都可等待和停止的终止事件。

在正常的终止操作中，进程的每个工作线程都要终止，由主线程调用ExitProcess()。接着，管理层对进程增加的所有对象释放引用，并将用 GetExitCodeProcess() 建立的退出代码从STILL_ACTIVE改变为在ExitProcess() 调用中返回的值。最后，主线程对象也如同进程对象一样转变为受信状态。

等到所有打开的句柄都关闭之后，管理层的对象管理器才销毁进程对象本身。还没有一种函数可取得终止后的进程对象为其参数，从而使其“复活”。当进程对象引用一个终止了的对象时，有好几个API函数仍然是有用的。进程可使用退出代码将终止方式通知给调用GetExitCodeProcess() 的其他进程。同时，GetProcessTimes() API函数可向主调者显示进程的终止时间。

先分析程序功能，再写出运行结果：

1) __________________________________________________________________

表示：______________________________________________________________

2) __________________________________________________________________

表示：______________________________________________________________

在熟悉源代码的基础上，利用本实验介绍的API函数来尝试改进本程序 (例如使用GetProcessTimes() API函数) 并运行。请描述你所做的工作：

____________________________________________________________________

________________________________________________________________________

四、实验总结

请总结一下本次实验的收获、教训和感受，结合课本内容谈一下你对进程的理解。

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