系统调用编程： 1. 使用系统调用open read write,完成一个C语言程序：该程序接收两个参数，参数1作为要读写的文件，参数2作为标志位，标识是读还是写。功能完成对参数1所示文件的读写，该文件的内容为 “学号 MYFILE”，其中学号填为自己的学号。 2. 改造上面的程序，完成： i. 使用semaphore，并利用该程序生成2个进程，这两个进程写同一个文件，要求：a.互斥写，即只有一个进程写完后，才能让另一个进程写; b. 一个进程写入内容：“自己学号的后3位PROC1 MYFILE1”；另一个进程写入内容：“自己学号的后3位PROC2 MYFILE2 ii. 将上面程序的semaphore替换成strict alternation算法，完成上面两个进程的互斥。

1. 使用系统调用open read write，完成一个C语言程序：

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char* argv[]) {
    if (argc < 3) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <filename> <r/w>\n", argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    const char* filename = argv[1];
    int mode = (argv[2][0] == 'r' ? O_RDONLY : O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC);
    int fd = open(filename, mode, S_IRUSR | S_IWUSR);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    const char* buf = "学号 MYFILE";
    ssize_t n = (mode == O_RDONLY ? read(fd, &buf, sizeof(buf)) : write(fd, &buf, sizeof(buf)));
    if (n == -1) {
        perror(mode == O_RDONLY ? "read" : "write");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    close(fd);
    return 0;
}

2. 改造上面的程序，使用semaphore并利用该程序生成2个进程，这两个进程写同一个文件，要求：互斥写，即只有一个进程写完后，才能让另一个进程写；一个进程写入内容：“自己学号的后3位PROC1 MYFILE1”；另一个进程写入内容：“自己学号的后3位PROC2 MYFILE2”。

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

#define FILENAME "shared.txt"
#define SEM_NAME "my_sem"

void write_to_file(const char* str) {
    int fd = open(FILENAME, O_WRONLY | O_APPEND);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    ssize_t n = write(fd, str, strlen(str));
    if (n == -1) {
        perror("write");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    close(fd);
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    if (argc < 2) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <proc_id>\n", argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    const int proc_id = atoi(argv[1]);
    const char* sem_name = SEM_NAME;
    const char* str = (proc_id == 1 ? "PROC1 MYFILE1" : "PROC2 MYFILE2");

    int fd = open(FILENAME, O_CREAT | O_TRUNC, S_IRUSR | S_IWUSR);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    close(fd);

    sem_t* sem = sem_open(sem_name, O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR, 1);
    if (sem == SEM_FAILED) {
        perror("sem_open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    while (1) {
        sem_wait(sem);

        struct stat sb;
        if (stat(FILENAME, &sb) == -1) {
            perror("stat");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        if (sb.st_size == 0) {
            write_to_file("学号 MYFILE");
        } else {
            write_to_file(str);
        }

        sem_post(sem);
        usleep(1000);
    }

    sem_close(sem);
    sem_unlink(sem_name);
    return 0;
}

3. 将上面程序的semaphore替换成strict alternation算法，完成上面两个进程的互斥。

#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

#define FILENAME "shared.txt"
#define SEM_NAME "my_sem"

void write_to_file(const char* str) {
    int fd = open(FILENAME, O_WRONLY | O_APPEND);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    ssize_t n = write(fd, str, strlen(str));
    if (n == -1) {
        perror("write");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    close(fd);
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    if (argc < 2) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <proc_id>\n", argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    const int proc_id = atoi(argv[1]);
    const char* sem_name = SEM_NAME;
    const char* str = (proc_id == 1 ? "PROC1 MYFILE1" : "PROC2 MYFILE2");

    int fd = open(FILENAME, O_CREAT | O_TRUNC, S_IRUSR | S_IWUSR);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    close(fd);

    sem_t* sem = sem_open(sem_name, O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR, proc_id == 1 ? 1 : 0);
    if (sem == SEM_FAILED) {
        perror("sem_open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    while (1) {
        if (sem_wait(sem) == -1) {
            perror("sem_wait");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        struct stat sb;
        if (stat(FILENAME, &sb) == -1) {
            perror("stat");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        if (sb.st_size == 0) {
            write_to_file("学号 MYFILE");
        } else {
            write_to_file(str);
        }

        if (sem_post(sem) == -1) {
            perror("sem_post");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        usleep(1000);
    }

    sem_close(sem);
    sem_unlink(sem_name);
    return 0;
}