三、 综合问答题 桌子上有个能放得下 10 个糖果的空盘子，爸爸不停地向盘中放牛奶糖与酥糖，儿子不停地从盘中取出牛奶糖吃，女儿不停地从盘中取出酥糖吃，规定三人不能同时从盘中取放糖果。试用信号量的 P、V 操作来实现三人的同步与互斥关系。

这道题涉及到经典的进程同步问题。可以使用信号量来实现三人之间的同步和互斥关系。

具体地，我们可以使用三个信号量来实现同步和互斥：

- sem_empty：表示盘子中空位的数量，初始值为 10（盘子能放得下 10 个糖果）。
- sem_milk：表示盘子中牛奶糖的数量，初始值为 0。
- sem_crisp：表示盘子中酥糖的数量，初始值为 0。

爸爸进程负责向盘子中放糖果，每次放入一个糖果时需要先对 sem_empty 执行 P 操作，表示占据了一个空位；然后判断是放牛奶糖还是放酥糖，如果是放牛奶糖，则对 sem_milk 执行 V 操作，表示牛奶糖的数量加一；如果是放酥糖，则对 sem_crisp 执行 V 操作，表示酥糖的数量加一。

儿子和女儿进程分别负责从盘子中取出牛奶糖和酥糖，每次取出一个糖果时需要先对 sem_milk 或 sem_crisp 执行 P 操作，表示取走了一个相应的糖果；然后吃掉糖果；最后对 sem_empty 执行 V 操作，表示空位数量加一。

需要注意的是，爸爸进程需要等待儿子和女儿进程执行完毕才能继续执行，所以可以使用一个计数器来记录当前盘子中的糖果数量，每次放入或取出糖果时需要对计数器进行更新。如果计数器为 0，表示盘子中没有糖果，爸爸进程需要等待。

下面是伪代码实现：

sem_empty = Semaphore(10)  # 盘子中空位数量
sem_milk = Semaphore(0)    # 盘子中牛奶糖数量
sem_crisp = Semaphore(0)   # 盘子中酥糖数量
count = 0                  # 盘子中的糖果数量计数器

def father():
    while True:
        # 放糖果
        sem_empty.P()
        if random() < 0.5:
            sem_milk.V()
        else:
            sem_crisp.V()
        count += 1
        # 等待儿子和女儿取糖果
        while count == 0:
            pass

def son():
    while True:
        # 取牛奶糖
        sem_milk.P()
        count -= 1
        # 吃糖果
        eat_candy()
        sem_empty.V()

def daughter():
    while True:
        # 取酥糖
        sem_crisp.P()
        count -= 1
        # 吃糖果
        eat_candy()
        sem_empty.V()

在上述代码中，`Semaphore` 表示信号量，`P()` 表示执行 P 操作，`V()` 表示执行 V 操作，`random()` 用于随机选择放牛奶糖或酥糖，`eat_candy()` 表示吃糖果的操作。需要注意的是，上述代码只是伪代码，具体实现可能需要根据具体的编程语言和环境进行调整。