本实验可以创建三个进程，其中，一个进程为裁判进程，另外两个进程为选手进程。可 以将“石头、剪子、布”这三招定义为三个整型值。胜负关系：石头〉剪子〉布〉石头。 选手进程按照某种策略（例如，随机产生）出招，交给裁判进程判断大小。 裁判进程将对手的出招和胜负结果通知选手。比赛可以采取多盘（＞１００盘）定胜负，由 裁判宣布最后结果。每次出招由裁判限定时间，超时判负。 每盘结果可以存放在文件或其他数据结构中。比赛结束，可以打印每盘的胜负情况和总的结 果。 1．设计表示“石头、剪子、布”的数据结构，以及它们之间的大小规则。 2．设计比赛结果的存放方式。 3．选择 IPC 的方法。 4．根据你所选择的 IPC 方法，创建对应的 IPC 资源。 5．完成选手进程。 6． 完成裁判进程。 －－以下要求选作： 7．决出班级的前三甲，与另外班级的前三甲比赛，决出年级冠军。 8．如果有兴趣，再把这个实验改造成网络版。即在设计时就要考虑ＩＰＣ层的封装。

1. 设计数据结构：

// 定义三种出招，用整数表示
#define ROCK 1
#define SCISSORS 2
#define PAPER 3

// 判断胜负的函数
// 返回值：0 - 平局，1 - p1 获胜，2 - p2 获胜
int judge(int p1, int p2) {
    if (p1 == p2) {
        return 0;
    } else if (p1 == ROCK && p2 == SCISSORS || p1 == SCISSORS && p2 == PAPER || p1 == PAPER && p2 == ROCK) {
        return 1;
    } else {
        return 2;
    }
}

2. 比赛结果的存放方式可以选择将每盘结果存储在一个结构体中，然后将所有结果存储在一个数组中：

// 存储每盘比赛结果的结构体
typedef struct {
    int round;  // 第几盘比赛
    int player1;  // 选手1出招
    int player2;  // 选手2出招
    int result;  // 比赛结果，0 - 平局，1 - 选手1获胜，2 - 选手2获胜
} GameResult;

// 存储所有比赛结果的数组
GameResult results[100];

3. 选择 IPC 的方法可以使用共享内存和信号量。

4. 创建 IPC 资源，包括共享内存和信号量：

// 创建共享内存
int shm_id = shmget(IPC_PRIVATE, sizeof(GameResult) * 100, IPC_CREAT | 0666);
GameResult* shm_ptr = (GameResult*)shmat(shm_id, NULL, 0);

// 创建信号量
int sem_id = semget(IPC_PRIVATE, 2, IPC_CREAT | 0666);
// 初始化信号量的值
semctl(sem_id, 0, SETVAL, 1);  // 用于读写共享内存
semctl(sem_id, 1, SETVAL, 0);  // 用于通知裁判选手已出招

5. 选手进程可以使用随机数生成出招，然后将出招写入共享内存中：

// 生成随机数表示出招
int player = rand() % 3 + 1;

// 写入共享内存
sem_wait(&semaphore[0]);  // 等待信号量
shm_ptr->player1 = player;
sem_post(&semaphore[0]);  // 发送信号量
sem_post(&semaphore[1]);  // 发送信号量通知裁判

6. 裁判进程可以从共享内存中读取选手的出招，然后调用判断胜负的函数，将结果写入共享内存：

for (int i = 0; i < 100; i++) {
    // 等待选手出招
    sem_wait(&semaphore[1]);
    // 读取选手出招
    sem_wait(&semaphore[0]);
    int player1 = shm_ptr->player1;
    int player2 = shm_ptr->player2;
    sem_post(&semaphore[0]);
    // 判断胜负
    int result = judge(player1, player2);
    // 写入共享内存
    sem_wait(&semaphore[0]);
    shm_ptr->player2 = player2;
    shm_ptr->result = result;
    sem_post(&semaphore[0]);
}

7. 决出班级的前三甲和决出年级冠军可以在裁判进程中进行，通过统计每个选手的胜利场次来确定排名。

8. 如果要将实验改造成网络版，则需要在设计时考虑 IPC 层的封装。可以使用 socket 编程实现网络通信。选手进程和裁判进程通过网络通信，将出招和比赛结果传递，可以使用 TCP 或 UDP 协议。网络版需要实现的功能和 IPC 版本基本相同，只是需要在通信过程中加上网络协议的部分。