#include <pthread.h> #include <semaphore.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #define MAXNUM 2 sem_t semPtr; pthread_t a_thread, b_thread, c_thread; int g_phreadNum = 1; void *func1(void *arg) { sem_wait(&semPtr); printf("a_thread get a semaphore \n"); sleep(5); sem_post(&semPtr); printf("a_thread release semaphore \n"); pthread_join(a_thread, NULL); } void *func2(void *arg) { sem_wait(&semPtr); printf("b_thread get a semaphore \n"); sleep(5); sem_post(&semPtr); printf("b_thread release semaphore \n"); pthread_join(b_thread, NULL); } void *func3(void *arg) { sem_wait(&semPtr); printf("c_thread get a semaphore \n"); sleep(5); sem_post(&semPtr); printf("c_thread release semaphore \n"); pthread_join(c_thread, NULL); } int main() { int taskNum; // 创建2个信号量 sem_init(&semPtr, 0, MAXNUM); //线程1获取1个信号量，5秒后释放 pthread_create(&a_thread, NULL, func1, NULL); //线程2获取1个信号量，5秒后释放 pthread_create(&b_thread, NULL, func2, NULL); sleep(1); //线程3获取信号量，只有线程1或者线程2释放后，才能获取到 pthread_create(&c_thread, NULL, func3, NULL); sleep(10); //销毁信号量 sem_destroy(&semPtr); return 0; }请输出这段代码的运行结果

这段代码的运行结果如下：

a_thread get a semaphore 
b_thread get a semaphore 
a_thread release semaphore 
b_thread release semaphore 
c_thread get a semaphore 
c_thread release semaphore 

解释：

- `a_thread` 和 `b_thread` 先被创建并启动，它们都会尝试获取一个信号量，由于初始值为 `MAXNUM`，两个线程都能获取到信号量，所以它们都会输出 `get a semaphore`，然后等待 5 秒并释放信号量，输出 `release semaphore`。

- `c_thread` 在 1 秒后被创建并启动，它也尝试获取一个信号量，但此时 `a_thread` 和 `b_thread` 都已经获取了信号量并且还未释放，所以 `c_thread` 被阻塞，直到 `a_thread` 或 `b_thread` 中的一个释放信号量，它才能获取到信号量，输出 `get a semaphore`，等待 5 秒并释放信号量，输出 `release semaphore`。

- 最后，`sem_destroy()` 销毁了信号量。

相关问题

优化这段代码//为消息发送程序 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<sys/stat.h> #include<fcntl.h> #include<pthread.h> #include<semaphore.h> #include<sys/types.h> #include<unistd.h> #include<sys/ipc.h> #include<sys/shm.h> static const char * MUTEX_NAME = "mutex_shm"; static const char * FULL_NAME = "full_shm"; #define INPUT_SIZE 1024 //输入的最大长度 #define KEY_NUM 8848 void P(sem_t *semPtr){ sem_wait(semPtr); } void V(sem_t *semPtr){ sem_post(semPtr); } int main(int argc, char** argv){ key_t key = KEY_NUM; //为共享内存段命名 char input[INPUT_SIZE]; char reply[INPUT_SIZE]; int shmid; char* shmptr; //创建共享内存 shmid = shmget(key, INPUT_SIZE, IPC_CREAT | 0666); if(shmid < 0) { perror("Receiver: Shmget Error"); exit(EXIT_FAILURE); } //启动对该共享内存的访问，并把共享内存连接到当前进程的地址空间 shmptr = shmat(shmid, NULL, 0); sem_t* mutex = sem_open(MUTEX_NAME,O_CREAT); //共享内存只能同时一个程序访问 sem_t* full = sem_open(FULL_NAME,O_CREAT); //共享内存的消息数量 printf("请输入一串字符:"); scanf("%s",input); P(mutex); strcpy(shmptr,input); V(mutex); V(full); printf("消息已发送给receiver!\n"); //把共享内存从当前进程中分离 if(shmdt(shmptr) == -1){ fprintf(stderr, "shmdt failed\n"); exit(EXIT_FAILURE); } return 0; }

这段代码可以进行以下优化：

1. 在创建信号量时，应该设置初始值，否则可能会出现死锁的情况。

2. 在使用信号量时，应该先判断是否成功获取信号量，否则可能会出现程序崩溃的情况。

3. 应该检查共享内存的连接是否成功。

4. 在结束程序之前，应该关闭信号量和共享内存。

下面是优化后的代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<pthread.h>
#include<semaphore.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>

static const char * MUTEX_NAME = "mutex_shm";
static const char * FULL_NAME  = "full_shm";

#define INPUT_SIZE 1024 //输入的最大长度
#define KEY_NUM 8848

void P(sem_t *semPtr){
    if(sem_wait(semPtr) != 0){
        perror("P: sem_wait() failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
}

void V(sem_t *semPtr){
    if(sem_post(semPtr) != 0){
        perror("V: sem_post() failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
}

int main(int argc, char** argv){
    key_t key = KEY_NUM;  //为共享内存段命名
    char input[INPUT_SIZE];
    int shmid;
    char* shmptr;
    sem_t* mutex;
    sem_t* full;

    //创建共享内存
    shmid = shmget(key, INPUT_SIZE, IPC_CREAT | 0666);
    if(shmid < 0)
    {
        perror("Receiver: Shmget Error");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    //启动对该共享内存的访问，并把共享内存连接到当前进程的地址空间
    shmptr = shmat(shmid, NULL, 0);
    if(shmptr == (char*)-1){
        perror("shmat failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    //创建信号量
    mutex = sem_open(MUTEX_NAME, O_CREAT, 0666, 1);
    if(mutex == SEM_FAILED){
        perror("sem_open(mutex) failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    full = sem_open(FULL_NAME, O_CREAT, 0666, 0);
    if(full == SEM_FAILED){
        perror("sem_open(full) failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("请输入一串字符:");
    scanf("%s",input);

    //获取信号量
    P(mutex);
    strcpy(shmptr,input);
    V(mutex);
    V(full);
    printf("消息已发送给receiver!\n");

    //关闭信号量和共享内存
    sem_close(mutex);
    sem_close(full);
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);

    return 0;
}

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #include <time.h> #define N 5 pthread_mutex_t chopstick[N];//筷子信号量 //哲学家线程函数 void* philosopher(void* arg){ int *i; i = (int *)arg;//哲学家序号 for(;;){ //思考 printf("%d 号哲学家在思考......\n",*i); sleep(rand()%3);//休眠随机时间，不超过3秒 //尝试取回左右两边的筷子 if(pthread_mutex_trylock(&chopstick[*i]) == 0 && pthread_mutex_trylock(&chopstick[(*i+1)%N]) == 0)//尝试同时拿到两个筷子 { //成功拿到两个筷子 printf("%d号哲学家在进餐......\n",*i); sleep(rand()%3);//休眠随机时间，不超过3秒 //放回筷子 pthread_mutex_unlock(&chopstick[*i]); pthread_mutex_unlock(&chopstick[(*i+1)%N]); } else { //释放已拿到的筷子，等待随机时间后重试 pthread_mutex_unlock(&chopstick[*i]); pthread_mutex_unlock(&chopstick[(*i+1)%N]); sleep(rand()%2); } } } int main(){ pthread_t id[N]; int i; for(i=0;i<N;i++) pthread_mutex_init(&chopstick[i],NULL); for(i=0;i<N;i++) { int *p; p=malloc(sizeof(int)); *p=i; pthread_create(&id[i],NULL,philosopher,(void*)p); } for(i=0;i<N;i++) pthread_join(id[i],NULL); }给代码加注释

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <time.h>

#define N 5 //哲学家数量

pthread_mutex_t chopstick[N]; //筷子信号量

//哲学家线程函数
void* philosopher(void* arg){
    int *i;
    i = (int *)arg; //哲学家序号

    for(;;){
        //思考
        printf("%d 号哲学家在思考......\n",*i);
        sleep(rand()%3); //休眠随机时间，不超过3秒
        
        //尝试取回左右两边的筷子
        if(pthread_mutex_trylock(&chopstick[*i]) == 0 && pthread_mutex_trylock(&chopstick[(*i+1)%N]) == 0) //尝试同时拿到两个筷子
        {   
            //成功拿到两个筷子
            printf("%d号哲学家在进餐......\n",*i);
            sleep(rand()%3); //休眠随机时间，不超过3秒
            
            //放回筷子
            pthread_mutex_unlock(&chopstick[*i]);
            pthread_mutex_unlock(&chopstick[(*i+1)%N]);
        } 
        else 
        {
            //释放已拿到的筷子，等待随机时间后重试
            pthread_mutex_unlock(&chopstick[*i]);
            pthread_mutex_unlock(&chopstick[(*i+1)%N]);
            sleep(rand()%2);
        }
    }
}

int main(){
    pthread_t id[N];
    int i;

    //初始化筷子信号量
    for(i=0;i<N;i++)
        pthread_mutex_init(&chopstick[i],NULL);

    //创建哲学家线程
    for(i=0;i<N;i++)
    {
        int *p;
        p=malloc(sizeof(int));
        *p=i;
        pthread_create(&id[i],NULL,philosopher,(void*)p);
    }

    //等待哲学家线程结束
    for(i=0;i<N;i++)
        pthread_join(id[i],NULL);
}

代码中实现了哲学家问题的解决方案，通过线程模拟哲学家的行为，使用互斥锁来解决筷子竞争的问题。其中，`pthread_mutex_init`用于初始化互斥锁，`pthread_create`用于创建线程，`pthread_join`用于等待线程结束。对于每一个哲学家线程，其会进入一个无限循环，先进行思考，然后尝试取回左右两边的筷子，如果成功则进餐，否则释放已拿到的筷子并等待随机时间后重试。