(1)设计进程同步算法,使用P/V(wait/signal)操作模拟解决进程中经典同步问题。假设有一个生产者和一个消费者,缓冲区可以存放产品,生产者不断生产产品并存入缓冲区,消费者不断从缓冲区中取出产品并消费,设计c语言代码并运行实现结果。
时间: 2024-03-20 14:40:35 浏览: 17
好的,这是一个经典的生产者消费者问题。我们可以使用信号量来实现进程同步,其中P操作表示获取信号量,V操作表示释放信号量。
在这个问题中,我们需要维护以下三个信号量:
1. empty:表示缓冲区空余的数量
2. full:表示缓冲区已经存放产品的数量
3. mutex:用于互斥访问缓冲区
生产者进程的伪代码:
```
while(1) {
produce();
P(empty);
P(mutex);
put_item_into_buffer();
V(mutex);
V(full);
}
```
消费者进程的伪代码:
```
while(1) {
P(full);
P(mutex);
get_item_from_buffer();
V(mutex);
V(empty);
consume();
}
```
其中,produce()和consume()函数表示生产者和消费者的具体行为,put_item_into_buffer()和get_item_from_buffer()函数表示将产品放入缓冲区和从缓冲区中取出产品的具体行为。
下面是使用C语言实现的代码:
```
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#define BUFFER_SIZE 10
int buffer[BUFFER_SIZE];
int in = 0;
int out = 0;
sem_t empty;
sem_t full;
sem_t mutex;
void *producer(void *arg)
{
while(1) {
int item = rand() % 100;
printf("Producer produced item %d\n", item);
sleep(rand() % 3);
sem_wait(&empty);
sem_wait(&mutex);
buffer[in] = item;
in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;
sem_post(&mutex);
sem_post(&full);
}
}
void *consumer(void *arg)
{
while(1) {
sem_wait(&full);
sem_wait(&mutex);
int item = buffer[out];
out = (out + 1) % BUFFER_SIZE;
printf("Consumer consumed item %d\n", item);
sem_post(&mutex);
sem_post(&empty);
sleep(rand() % 3);
}
}
int main()
{
sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE);
sem_init(&full, 0, 0);
sem_init(&mutex, 0, 1);
pthread_t producer_thread, consumer_thread;
pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, NULL);
pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, NULL);
pthread_join(producer_thread, NULL);
pthread_join(consumer_thread, NULL);
sem_destroy(&empty);
sem_destroy(&full);
sem_destroy(&mutex);
return 0;
}
```
在这段代码中,我们使用了三个信号量empty、full和mutex来实现缓冲区的同步。其中,empty和full的初值分别为BUFFER_SIZE和0,表示缓冲区一开始是空的,mutex的初值为1,表示缓冲区可以被访问。
在producer线程和consumer线程中,我们使用了sem_wait()和sem_post()函数来进行P和V操作,实现了进程的同步。
在main函数中,我们初始化了三个信号量,创建了producer线程和consumer线程,并使用pthread_join()函数等待线程结束,最后销毁了三个信号量。
如果您运行上述代码,您将会看到类似下面的输出:
```
Producer produced item 71
Consumer consumed item 71
Producer produced item 61
Consumer consumed item 61
Producer produced item 13
Consumer consumed item 13
Producer produced item 87
Consumer consumed item 87
...
```