在现代智慧医院信息系统（HIS）中，高并发与稳定性是核心需求。当新患者入院时，医院前台接待系统（主进程）需要为每一位患者创建一个独立的电子病历建档进程（子进程）。

本实验模拟该场景，具体要求如下：

• 隔离性：每个患者的建档过程相互独立，单个患者的信息录入错误不应影响其他患者。
• 资源管理：建档完成后，系统必须及时回收进程资源，防止“僵尸进程”占用系统表项。
• 异常处理：若患者信息非法（如姓名为空或包含敏感字符），建档进程应异常终止，接待处需捕获该状态并记录错误日志。

通过 C 语言在 Ubuntu 环境下模拟这一过程，旨在帮助你深入理解操作系统中的进程创建、状态管理及资源回收机制。

1. 掌握 fork() 系统调用：理解父子进程的代码执行流差异及返回值含义。
2. 理解进程状态：直观观察进程的运行、终止及僵尸（Zombie）状态。
3. 掌握进程同步与回收：熟练使用 wait() 或 waitpid() 回收子进程资源，避免资源泄漏。
4. 了解进程映像替换：初步掌握 execlp() 的作用及执行流程。
5. 提升错误处理能力：学会通过子进程退出码（Exit Status）判断任务执行结果。

• fork()：创建一个新进程。
  • 父进程：返回子进程 PID (>0)。
  • 子进程：返回 0。
  • 失败：返回 -1。
• exit(status)：终止进程。status 为退出码（0 表示成功，非 0 表示失败）。
• wait(&status)：父进程阻塞，直到任意一个子进程结束。
• 状态宏定义：
  • WIFEXITED(status)：判断子进程是否正常终止。
  • WEXITSTATUS(status)：获取子进程的退出码。
• ps 命令：查看进程状态（推荐参数：ps -p 进程ID -o pid,ppid,stat,cmd）。

任务描述： 医院接待处刚刚启动，第一位患者到达前台。为了确保数据录入的安全性与隔离性，系统不能直接在主程序中处理病历，而是需要“分身”出一个专门的子进程来负责该患者的建档工作。你需要实现这个最基础的“分身”功能，并确认父子进程的身份关系。

操作指引：

1. 请在提供的代码框架 admit_patient.c 中，找到子进程和父进程的逻辑区域，补全缺失的代码。
2. 让子进程在控制台打印出自己的进程号（PID）以及父进程的进程号（PPID），以此来验证它们之间的父子关系是否正确。
3. 随后，子进程调用 generate_medical_record() 函数，模拟耗时的病历生成过程，并打印患者信息。
4. 最后，编译并运行程序，输入一位正常患者的信息（例如姓名：ZhangSan），观察控制台输出的进程 ID 信息及病历内容。

实验要求：

• 按步骤实现功能，确保父子进程 PID 关系正确。
• 在实验报告中粘贴关键代码段并说明思路。
• 对运行输出结果进行截图。

任务描述： 在实际工作中，患者可能会输入非法信息（例如姓名中包含敏感字符）。如果子进程遇到错误直接崩溃，父进程可能无从知晓。因此，我们需要建立一种“汇报机制”：子进程遇到错误时通过退出码告诉父进程，父进程根据退出码决定是记录成功还是记录错误日志。

操作指引：

1. 基于任务一的代码，新建文件 admit_patient_task2.c，准备增加异常判断逻辑。
2. 在子进程区域增加判断：检查输入的姓名是否包含 "Error" 字符串。如果包含，说明信息非法，子进程调用 exit(1) 模拟录入失败；否则正常调用 exit(0)。
3. 回到父进程区域，使用 wait() 函数等待子进程结束，并获取其状态值。通过宏判断退出码，如果非 0 则打印 “建档失败，已记录错误日志”，否则打印 “建档成功”。
4. 运行程序，故意输入姓名 ErrorUser，验证父进程是否能正确捕获到子进程的异常状态并给出相应提示。

实验要求：

• 保存代码为 admit_patient_task2.c。
• 在报告中粘贴关键代码段（特别是 wait 和 exit 部分）。
• 对正常和异常两种情况的测试结果进行截图。

任务描述： 系统运行久了之后，如果父进程只管创建子进程却不关心子进程的“后事”（资源回收），子进程结束后就会变成“僵尸进程”，长期占用系统进程表项。我们需要通过实验亲眼看看僵尸进程是什么样子的，以及如何让它们消失。

操作指引：

1. 暂时注释掉父进程中的 wait() 代码，并在子进程结束后让父进程执行 sleep(30)，保持运行状态一段时间。
2. 编译运行程序，输入正常信息。然后在另一个终端窗口使用 ps 命令查看进程状态。观察子进程结束后的状态栏（STAT）显示什么字符，思考如果父进程一直不调用 wait() 会发生什么。
3. 取消注释 wait() 代码，重新编译运行，再次观察进程状态的变化，对比两次实验结果的差异。

实验要求：

• 对子进程在“有 wait"和“无 wait"两种情况下的状态栏显示结果进行截图。
• 在报告中回答思考题（关于僵尸进程的现象及原因）。

任务描述： 为了提升安全性，医院决定不再使用内部函数处理病历备份，而是调用一个独立的、受信任的外部系统命令来完成“云端备份”。这意味着子进程不再执行原来的 C 代码，而是完全替换成另一个程序的执行流。

操作指引：

1. 基于任务二代码，新建文件 admit_patient_task4.c。在子进程区域，注释掉原有的 generate_medical_record(p) 函数调用。
2. 调用 execlp() 函数执行 Linux 系统命令（如 echo）来模拟“云端备份”。参数设置为命令名 echo，消息内容 "病历已备份至云端"，并以 NULL 结尾。
3. 在 execlp() 代码行的后面，添加一行 printf 语句（例如：“错误：备份工具启动失败”）。运行程序思考：如果 execlp 执行成功，这条打印语句会执行吗？为什么？
4. 尝试将命令改为一个不存在的命令（如 fake_command），观察程序的反应，验证错误捕获机制。

实验要求：

• 保存代码为 admit_patient_task4.c。
• 在报告中粘贴关键代码段。
• 对执行结果进行截图。
• 回答关于 execlp 执行流程的思考题。

任务描述： 患者入院后往往需要同时进行多项医学检查（如血常规、尿常规、心电图）。如果串行处理会浪费大量时间，系统需要利用多进程技术，让这三项检查同时开始进行，以提升就诊效率。

操作指引：

1. 基于任务一代码，新建文件 admit_patient_task5.c。在建档完成后，你需要创建一个循环，利用 fork() 连续创建 3 个子进程。
2. 每个子进程负责模拟一项检查，打印项目名称和 PID，睡眠片刻模拟耗时，然后退出。
3. 父进程需要等待所有检查完成，使用循环调用 wait() 回收资源，最后输出汇总信息。
4. 为了方便你实现，可以参考下方的代码提示结构，将其融入你的程序中。

💡 代码实现提示：

// 在子进程完成建档后，父进程继续执行以下逻辑

pid_t check_pids[3];
const char *check_names[] = {"血常规", "尿常规", "心电图"};

// 1. 循环创建 3 个子进程
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    check_pids[i] = fork();
    if (check_pids[i] == 0) {
        // --- 子进程逻辑 ---
        printf("开始检查：%s (PID: %d)\n", check_names[i], getpid());
        sleep(2);  // 模拟检查耗时
        printf("检查完成：%s\n", check_names[i]);
        _exit(0);   // 注意子进程退出使用 _exit 或 exit
    }
}

// 2. 父进程等待所有子进程结束
int finished = 0;
int status;
while (finished < 3) {
    wait(&status);
    finished++;
}
printf("患者所有检查完毕。\n");

5. 观察输出结果，思考这种多进程并发实现相比串行处理有什么优缺点。

实验要求：

• 保存代码为 admit_patient_task5.c。
• 在报告中粘贴关键代码段。
• 对执行结果进行截图（需体现并发效果）。
• 回答关于多进程并发优缺点的思考题。

请在以下框架基础上完成任务一，后续任务基于此文件进行修改。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>

typedef struct {
    char name[50];
    int age;
    char symptom[100]; 
} Patient;

void generate_medical_record(Patient p);

int main() {
    Patient p;
    int status;
    pid_t pid;
    int count = 0;

    printf("=== 医院接待处系统启动 ===\n");
    printf("提示：输入'quit' 或 'exit' 可关闭系统。\n\n");

    while (1) {
        count++;
        printf("--- 第 %d 位患者建档 ---\n", count);
        
        // 1. 读取姓名（前置空格跳过残留换行符）
        printf("姓名：");
        if (scanf(" %49s", p.name) != 1) break;
        
        // 2. 安全退出条件
        if (strcmp(p.name, "quit") == 0 || strcmp(p.name, "exit") == 0) {
            printf("系统安全退出。\n");
            break;
        }

        // 3. 读取年龄与症状
        printf("年龄：");
        if (scanf("%d", &p.age) != 1) {
            printf("年龄格式错误，已清空输入缓冲。\n");
            while (getchar() != '\n'); // 清空错误输入
            continue;
        }
        printf("主要症状：");
        if (scanf(" %99s", p.symptom) != 1) break;

        // 4. 创建子进程处理建档
        pid = fork();
        if (pid < 0) {
            perror("fork 失败");
            return 1;
        } 
        else if (pid == 0) {
            // ================= 子进程区域 =================
            // 1. 打印子进程 PID 和父进程 PPID
            // 2. 检查姓名是否包含 "Error"，若是则 exit(1)
            // 3. 调用 generate_medical_record(p)
            // 4. 正常退出 exit(0)
        
            // [TODO] 请在此处填写子进程逻辑
            // 提示：使用 strstr 检查字符串
        
        exit(0); 
        } 
        else {
            // ================= 父进程区域 =================
            // 1. 打印等待提示
            // 2. 调用 wait(&status) 等待子进程
            // 3. 判断 WIFEXITED 和 WEXITSTATUS
            // 4. 根据退出码打印成功或失败信息
        
            // [TODO] 请在此处填写父进程逻辑

            printf("=== 入院流程结束 ===\n");
        }
    }
    return 0;
}

void generate_medical_record(Patient p) {
    sleep(1); // 模拟检验科耗时操作
    printf("  [病历] 姓名：%s | 年龄：%d | 症状：%s\n", p.name, p.age, p.symptom);
}

# 1. 编译 (以任务 2 为例)
gcc -o admit_patient_task2 admit_patient_task2.c

# 2. 运行测试 (正常流程)
./admit_patient_task2
# 输入示例：ZhangSan, 20, Fever

# 3. 运行测试 (异常流程)
./admit_patient_task2
# 输入示例：ErrorUser, 30, Cough

# 4. 查看进程状态 (任务 3 专用)
ps -p 进程ID -o pid,ppid,stat,cmd

请提交一份 PDF 格式 的实验报告，命名格式：学号_姓名_实验一.pdf。报告需包含以下内容：

1. 核心代码：粘贴每个任务的关键代码段，并简要说明实现思路。
2. 运行截图：按每个任务的实验要求截图，并配以文字说明（如：“图 1：任务二异常捕获测试”）。
3. 问题与思考：
   • 任务三中僵尸进程的状态及原因分析。
   • 任务四中 execlp 后语句执行情况的分析。
   • 任务五中多进程并发的优缺点分析。
4. 心得体会：实验过程中遇到的问题及解决方案（例如：wait 返回值含义的理解、输入缓冲区的处理等）。

请提交以下源码文件（确保代码中有必要的注释）：

• admit_patient_task2.c
• admit_patient_task4.c
• admit_patient_task5.c (注：任务一和任务三的代码可包含在报告或任务二/四的代码版本中，无需单独提交，但需确保功能完整)

请将实验报告（PDF）和代码文件打包为 .zip 或 .rar 格式，命名为 学号_姓名_实验一代码包，上传至头歌教学平台对应任务节点。