Использование программного интерфейса Win API. Синхронизация процессов и потоков в ОС Windows

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Севастопольский национальный технический университет

Лабораторная работа №3

Использование программного интерфейса Win API.

Синхронизация процессов и потоков в ОС Windows

Выполнил: ст. гр. И-31д

Нестеренко А.Е.

Проверил: Дрозин А.Ю.

Севастополь 2012



Цель работы

Изучение программного интерфейса приложений(API) операционных систем Windows 9x, NT, ME, XP. Приобретение практических навыков синхронизации процессов и потоков, используя Win API в средах программирования Borland Delphi, C++ Builder или Visual Studio.

Варианты заданий и порядок выполнения работы

Написать программу Sort3, реализующую следующий алгоритм:

Получить в качестве параметра командной строки номера процесса N_PRC;

Заполнить массив N целых чисел случайными значениями из диапазона 0-100;

Отсортировать массив;

Вывести на экран отсортированный массив в формате N_PRC:A[i](то есть перед выводом каждого элемента массива необходимо выводить значение параметра N_PRC);

Язык программирования, метод и направление сортировки, а также количество элементов массива N выбирается в соответствии с вариантом задания, приведенным в таблице 3.1.

Написать программу Master3, создающую процессы Sort3, используя системные вызовы CreateProcess, передавая в качестве параметра командной строки номер процесса - N_PRC. Необходимо, чтобы все процессы использовали одну консоль и имели класс приоритета NORMAL_PRIORITY_CLASS. Количество процессов выбирается исходя из варианта задания.

Так как процессы имеют одинаковый приоритет, то при выводе элементов массива на экран, используя одну консоль, процессы будут прерывать друг друга. Таким образом, выводимые массивы различных процессов будут «перемешаны». Убедитесь в этом запуская программу Master3.

В данном случае консоль выступает в качестве разделяемого ресурса и очевидна необходимость использования механизмов взаимоисключения, для предотвращения “смешивания” массивов при выводе.

Переписать программы Sort3 и Master3, с использованием механизма взаимоисключений (необходимо использовать объект Mutex). Полученная программа Master3_mtx должна создавать мьютекс (с помощью вызова CreateMutex) перед созданием процессов, а программа Sort3_mtx должна получать идентификатор (handle) мьютекса (с помощью вызова OpenMutex), занимать мьютекс перед выводом отсортированного массива на экран (с помощью вызова WaitForSingleObject), а после вывода массива на экран освобождать мьютекс (используя вызов ReleaseMutex).

Разработать программу Master3_Crit для исследования механизма критических секций.

Программа должна содержать функцию Sort, запускаемую несколько раз в виде отдельных потоков, с помощью вызовов CreateThread. Функция Sort должна: генерировать случайный массив из N элементов, сортировать его и выводить его на экран.

Убедиться в том, что при выполнении программы без использования механизма критических секций при выводе на экран из различных потоков отсортированные массивы будут «перемешиваться».

Добавить вызов InitializeCriticalSection перед созданием потоков и EnterCriticalSection, LeaveCriticalSection, соответственно, перед и после вывода массива на экран в функции Sort. Убедиться в том, что отсортированные массивы выводятся на экран не “перемешиваясь”.

программный интерфейс массив сортировка

Тексты программ

//sort3.cpp

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma hdrstop

#include <Windows.h>

#include <iostream.h>

#include <tchar.h>

#include <cstdlib>

#include <string>

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma argsused

void insert (int *x, const int n) //сортировка по убыванию

{

for (int i=1; i<n; i++)

{

int t=x[i];

int j;

for (j=i-1; j>=0 && t>x[j]; j--)

x [j+1]=x[j];

x[j+1]=t;

}

}

void out(int *x, const int n, string s)

{

for (int i = 0; i < n; i++)

{

cout<<s<<':'<<x[i]<<' ';

}

}

int _tmain(int argc, _TCHAR *argv[])

{

string str = argv[1];

int n = 45;

int *A = new int[n];

srand(time(NULL));

for (int i = 0; i < n; i++)

{

A[i] = rand() % 100;

}

insert(A, n);

out(A, n, str);

delete[] A;

return 0;

}

//---------------------------------------------------------------------------

//master3.cpp

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma hdrstop

#include <iostream.h>

#include <Windows.h>

#include <string>

#include <cstdlib>

#include <tchar.h>

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma argsused

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

if (argc > 2)

{

cout<<"Too many parameters..."<<endl;

return 1;

}

STARTUPINFO si;

PROCESS_INFORMATION pi;

ZeroMemory(&si, sizeof(si));

ZeroMemory(&pi, sizeof(pi));

CreateProcess("d:\\sort3.exe", GetCommandLine(), NULL, NULL, FALSE,

NORMAL_PRIORITY_CLASS, NULL, NULL, &si, &pi);

CreateProcess("d:\\sort3.exe", GetCommandLine(), NULL, NULL, FALSE,

NORMAL_PRIORITY_CLASS, NULL, NULL, &si, &pi);

CreateProcess("d:\\sort3.exe", GetCommandLine(), NULL, NULL, FALSE,

NORMAL_PRIORITY_CLASS, NULL, NULL, &si, &pi);

CreateProcess("d:\\sort3.exe", GetCommandLine(), NULL, NULL, FALSE,

NORMAL_PRIORITY_CLASS, NULL, NULL, &si, &pi);

CreateProcess("d:\\sort3.exe", GetCommandLine(), NULL, NULL, FALSE,

NORMAL_PRIORITY_CLASS, NULL, NULL, &si, &pi);

CreateProcess("d:\\sort3.exe", GetCommandLine(), NULL, NULL, FALSE,

NORMAL_PRIORITY_CLASS, NULL, NULL, &si, &pi);

system("pause");

WaitForSingleObject(pi.hProcess, INFINITE);

return 0;

}

//---------------------------------------------------------------------------

//sort3_mtx.cpp

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma hdrstop

#include <Windows.h>

#include <iostream.h>

#include <tchar.h>

#include <cstdlib>

#include <string>

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma argsused

HANDLE hMutex;

void insert (int *x, const int n) //сортировка по убыванию

{

for (int i=1; i<n; i++)

{

int t=x[i];

int j;

for (j=i-1; j>=0 && t>x[j]; j--)

x [j+1]=x[j];

x[j+1]=t;

}

}

void out(int *x, const int n, string str)

{

for (int i = 0; i < n; i++)

{

cout<<str<<':'<<x[i]<<' ';

}

}

int _tmain(int argc, _TCHAR *argv[])

{

if (argc < 2)

{

cout<<"Error in parameters..."<<endl;

return 1;

}

hMutex = OpenMutex(SYNCHRONIZE, FALSE, "Master");

int n = 45;

int *A = new int[n];

srand(time(NULL));

for (int i = 0; i < n; i++)

{

A[i] = rand() % 100;

}

insert(A, n);

WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);

out(A, n, argv[1]);

ReleaseMutex(hMutex);

CloseHandle(hMutex);

delete[] A;

return 0;

}

//---------------------------------------------------------------------------

//master3_mtx.cpp

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma hdrstop

#include <iostream.h>

#include <Windows.h>

#include <string>

#include <cstdlib>

#include <tchar.h>

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma argsused

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

if (argc > 2)

{

cout<<"Too many parameters..."<<endl;

return 1;

}

STARTUPINFO si;

PROCESS_INFORMATION pi;

ZeroMemory(&si, sizeof(si));

ZeroMemory(&pi, sizeof(pi));

HANDLE hMutex = CreateMutex(NULL, TRUE, "Master");

CreateProcess("d:\\sort3.exe", GetCommandLine(), NULL, NULL, FALSE,

NORMAL_PRIORITY_CLASS, NULL, NULL, &si, &pi);

CreateProcess("d:\\sort3.exe", GetCommandLine(), NULL, NULL, FALSE,

NORMAL_PRIORITY_CLASS, NULL, NULL, &si, &pi);

CreateProcess("d:\\sort3.exe", GetCommandLine(), NULL, NULL, FALSE,

NORMAL_PRIORITY_CLASS, NULL, NULL, &si, &pi);

CreateProcess("d:\\sort3.exe", GetCommandLine(), NULL, NULL, FALSE,

NORMAL_PRIORITY_CLASS, NULL, NULL, &si, &pi);

CreateProcess("d:\\sort3.exe", GetCommandLine(), NULL, NULL, FALSE,

NORMAL_PRIORITY_CLASS, NULL, NULL, &si, &pi);

CreateProcess("d:\\sort3.exe", GetCommandLine(), NULL, NULL, FALSE,

NORMAL_PRIORITY_CLASS, NULL, NULL, &si, &pi);

system("pause");

WaitForSingleObject(hMutex, INFINITE);

return 0;

}

//---------------------------------------------------------------------------

//master_crit.cpp

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma hdrstop

#include <iostream.h>

#include <Windows.h>

#include <string>

#include <cstdlib>

#include <tchar.h>

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma argsused

const int n = 45;

int *A = new int[n];

DWORD WINAPI sort(LPVOID lpParam)

{

srand(time(NULL));

for (int i = 0; i < n; i++)

{

A[i] = rand() % 100;

}

for (int i=1; i<n; i++)

{

int t=A[i];

int j;

for (j=i-1; j>=0 && t>A[j]; j--)

A[j+1]=A[j];

A[j+1]=t;

}

for (int i = 0; i < n; i++)

{

cout<<A[i]<<' ';

}

cout<<endl;

return 0;

}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

DWORD thID;

HANDLE hThread = CreateThread(0, 0, sort, 0, CREATE_SUSPENDED, &thID);

HANDLE hThread1 = CreateThread(0, 0, sort, 0, CREATE_SUSPENDED, &thID);

HANDLE hThread2 = CreateThread(0, 0, sort, 0, CREATE_SUSPENDED, &thID);

SetThreadPriority(hThread, NORMAL_PRIORITY_CLASS);

SetThreadPriority(hThread1, NORMAL_PRIORITY_CLASS);

SetThreadPriority(hThread2, NORMAL_PRIORITY_CLASS);

ResumeThread(hThread);

ResumeThread(hThread1);

ResumeThread(hThread2);

WaitForSingleObject(hThread, INFINITE);

WaitForSingleObject(hThread1, INFINITE);

WaitForSingleObject(hThread2, INFINITE);

system("pause");

CloseHandle(hThread);

CloseHandle(hThread1);

CloseHandle(hThread2);

return 0;

}

//---------------------------------------------------------------------------

//master_crit(new).cpp

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma hdrstop

#include <iostream.h>

#include <Windows.h>

#include <string>

#include <cstdlib>

#include <tchar.h>

//---------------------------------------------------------------------------

#pragma argsused

const int n = 45;

int *A = new int[n];

CRITICAL_SECTION CriticalSection;

DWORD WINAPI sort(LPVOID lpParam)

{

srand(time(NULL));

for (int i = 0; i < n; i++)

{

A[i] = rand() % 100;

}

for (int i=1; i<n; i++)

{

int t=A[i];

int j;

for (j=i-1; j>=0 && t>A[j]; j--)

A[j+1]=A[j];

A[j+1]=t;

}

EnterCriticalSection(&CriticalSection);

for (int i = 0; i < n; i++)

{

cout<<A[i]<<' ';

}

cout<<endl;

LeaveCriticalSection(&CriticalSection);

return 0;

}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])

{

DWORD thID;

InitializeCriticalSection(&CriticalSection);

HANDLE hThread = CreateThread(0, 0, sort, 0, CREATE_SUSPENDED, &thID);

HANDLE hThread1 = CreateThread(0, 0, sort, 0, CREATE_SUSPENDED, &thID);

HANDLE hThread2 = CreateThread(0, 0, sort, 0, CREATE_SUSPENDED, &thID);

SetThreadPriority(hThread, NORMAL_PRIORITY_CLASS);

SetThreadPriority(hThread1, NORMAL_PRIORITY_CLASS);

SetThreadPriority(hThread2, NORMAL_PRIORITY_CLASS);

ResumeThread(hThread);

ResumeThread(hThread1);

ResumeThread(hThread2);

WaitForSingleObject(hThread, INFINITE);

WaitForSingleObject(hThread1, INFINITE);

WaitForSingleObject(hThread2, INFINITE);

system("pause");

CloseHandle(hThread);

CloseHandle(hThread1);

CloseHandle(hThread2);

return 0;

}

//---------------------------------------------------------------------------

Скриншоты

Рис. 1 -- Программа sort3 выводит отсортированный массив методом вставки в убывающем порядке

Рис. 2 -- Программа Мастер запускает 6 процессов программы Сорт, но тк они все одновременно используют один ресурс (в данном случае консоль), то идет смешение.

Рис. 3 -- Создав мьютекс, мы видим, что теперь доступ к ресурсу разделен и при выводе массива на экран смешения не происходит

Рис. 4 -- Вызов программы master_crit, запускающей 3 процесса Сортировки и вывода массива на печать, видно, что происходит смешение, из-за отсутствия разделения доступа.

Рис. 5 -- Вызов программы master_crit с использованием критических секций. Как видим, теперь 3 потока выводят отсортированный массив на экран по очереди.



Вывод

В ходе выполнения лабораторной работы были приобретены практические навыки синхронизации процессов и потоков средствами WinAPI.

1. Размещено на www.allbest.ru