- •Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Операционные системы» Содержание
- •Введение
- •Раздел 1. Параллельное выполнение потоков в ос
- •1. Создание и уничтожение потоков
- •Общие сведения
- •Указания к выполнению работы
- •Вопросы для самопроверки
- •2. Синхронизация потоков с помощью мьютексов и неименованных семафоров
- •Общие сведения
- •Устранение блокировок
- •Указания к выполнению работы
- •Вопросы для самопроверки
- •3. Взаимодействие потоков через неименованные каналы
- •Общие сведения
- •Устранение блокировок
- •Указания к выполнению работы
- •Шаблон программы представлен ниже:
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 2. Параллельное выполнение процессов в ос
- •4. Создание и уничтожение процессов
- •Общие сведения
- •Указания к выполнению работы
- •Вопросы для самопроверки
- •5. Синхронизация процессов с помощью именованных семафоров
- •Общие сведения
- •Указания к выполнению работы
- •Вопросы для самопроверки
- •6. Взаимодействие процессов через разделяемую память
- •Общие сведения
- •Указания к выполнению работы
- •Вопросы для самопроверки
- •7. Взаимодействие процессов через именованные каналы
- •Общие сведения
- •Указания к выполнению работы
- •Вопросы для самопроверки
- •8. Взаимодействие процессов через очереди сообщений
- •Общие сведения
- •Указания к выполнению работы
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 3. Управление коммуникациями в ос
- •9. Сетевое взаимодействие процессов через сокеты
- •Общие сведения
- •Указания к выполнению работы
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 4. Управление информацией в ос
- •10. Создание и использование библиотек
- •Общие сведения
- •Использование статических библиотек
- •Использование динамических библиотек Создание динамической библиотеки
- •Загрузка динамической библиотеки вместе с загрузкой программы
- •Загрузка динамической библиотеки по запросу из программы
- •Указания к выполнению работы
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 5. Последовательное выполнение программ в ос
- •11. Сопрограммы как модель невытесняющей многозадачности
- •Общие сведения
- •Указания к выполнению работы
- •Вопросы для самопроверки
- •Литература
- •Раздел 6. Мониторы синхронизации процессов
- •12. Взаимодействие потоков через буфер, реализованный на условных переменных
- •Общие сведения
- •Шаблон потока записи данных в буфер
- •Шаблон потока чтения данных из буфера
- •Структура буфера
- •Описание буфера
- •Указания к выполнению работы
- •Вопросы для самопроверки
- •Заключение
Использование динамических библиотек Создание динамической библиотеки
Будем использовать ту же пару – заголовочный файл kia.h и файл реализации kia.cpp, что и в предыдущем примере.
Компиляцию файла kia.cpp необходимо выполнить с ключем –fPIC (Position-Independent Code – позиционно-независимый код):
g++ -c -fPIC kia.cpp
Чтобы из полученного объектного кода создать динамическую библиотеку, необходимо использовать команду g++ следующим образом:
g++ -shared –fPIC –o libkia.so kia.o
В результате получаем динамическую библиотеку – файл libkia.so.
Загрузка динамической библиотеки вместе с загрузкой программы
Предположим теперь, что есть программа, которая должна использовать созданную динамическую библиотеку.
Будем использовать предыдущий вариант – программу prog.cpp.
Компиляция программы выполняется так же, как и в предыдущем случае. Результатом компиляции является файл prog.o.
Помещаем файл libkia.so в один каталог с файлом prog.o (для простоты) и вызываем команду сборки с подключением динамической библиотеки:
g++ -o prog prog.o -L. -lkia
В результате сборки получаем исполняемый файл prog. Однако запустить программу, например, командой “./prog” не удастся. Дело в том, что при запуске программа ищет библиотеки в определенных каталогах, а именно, в каталогах /lib и /usr/lib.
Поскольку мы поместили созданную нами библиотеку libkia.so в другой каталог, необходимо указать программе этот каталог, как дополнительный для поиска библиотек.
Это может быть сделано с помощью переменной LD_LIBRARY_PATH. Необходимо передать этой переменной список всех дополнительных каталогов, в которых необходимо искать библиотеки. В нашем случае это текущий каталог, поэтому присвоение этой переменной значения текущего каталога будет выглядеть следующим образом:
LD_LIBRARY_PATH = .
Запускать программу следует с использованием данного присвоения, а именно:
LD_LIBRARY_PATH = . ./prog
Загрузка динамической библиотеки по запросу из программы
В этом случае динамическая библиотека загружается в программе системным вызовом dlopen(). Вызов имеет следующий шаблон:
void *dlopen(const char *filename, int flag);
где:
const char *filename – имя файла динамической библиотеки;
int flag – флаг, указывающий на способ разрешения неопределенных символов библиотеки. Варианты флагов можно узнать из справочного руководства, набрав команду: man dlopen.
Результатом работы функции является ссылка на загруженную динамическую библиотеку.
Чтобы определить адрес требуемой функции, входящей в динамическую библиотеку, необходимо вызвать функцию:
void *dlsym(void *handle, char *symbol);
где:
void *handle – ссылка на загруженную библиотеку;
char *symbol – строка символов – имя функции.
Результатом работы функции является адрес функции, которую требуется выполнить в программе.
Например, если функция в библиотеке имеет шаблон:
void kiaInit();
то в программе надо объявить переменную:
void (*func)(void);
затем вызвать функцию dlsym(), чтобы получить адрес функции kiaInit() в загруженной библиотеке:
func = (void(*)(void))dlsym(handle,”kiaInit”);
а затем вызвать саму функцию kiaInit() следующим образом:
func();
Если функции dlopen() и dlsym() возвращают NULL, то это свидетельствует об ошибке. Описание ошибки можно получить, вызвав функцию:
const char *dlerror(void);
После использования динамической библиотеки ее необходимо закрыть вызовом:
int dlclose(void *handle);
Чтобы функция dlsym() получила доступ к функциям динамической библиотеки, в объявления этих функций необходимо добавить выражение extern “C”. Например, ранее представленный заголовочный файл kia.h должен выглядеть следующим образом:
extern “C” void kiaInit();
extern “C” void kiaClose();
extern “C” void kiaSend(char*, int);
extern “C” void kiaReceive(char*, int&);