分析下列代码中互斥锁的初始状态： //创建互斥锁和信号量 mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);//创建一个互斥锁对象，初始状态为未锁定 for (i = 0; i < N; i++) { s[i] = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, NULL);//创建N个信号量对象s[i]， state[i] = THINKING; //将哲学家的状态state[i]初始化为THINKING eating_times[i] = 0; //就餐次数eating_times[i]初始化为0 }

在这段代码中，使用 CreateMutex 函数创建了一个互斥锁对象，初始状态为未锁定。而对于 CreateSemaphore 函数创建的 N 个信号量对象 s[i]，其初始状态为 0。这是因为在本代码中，信号量的作用是用于同步哲学家的行为，而不是用于控制资源的访问。因此，初始状态为 0 表示哲学家还没有开始就餐，需要等待其他哲学家放下筷子，并发送信号量来通知其可以开始就餐。

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仔细分析下列代码的每一条语句： int main() { int i; HANDLE thread[N];//线程句柄数组 srand(GetTickCount());//用系统时间初始化随机数种子 //创建互斥锁和信号量 mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL); for (i = 0; i < N; i++) { s[i] = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, NULL); state[i] = THINKING; eating_times[i] = 0; } //创建哲学家进程 for (i = 0; i < N; i++) { thread[i] = CreateThread(NULL, 0, philosopher, (LPVOID)i, 0, NULL); if (thread[i] == NULL) { printf("创建线程失败！\n"); return 0; } } //等待所有线程执行完毕 WaitForMultipleObjects(N, thread, TRUE, INFINITE); CloseHandle(mutex); //关闭互斥锁句柄 for (i = 0; i < N; i++) { CloseHandle(s[i]); //关闭信号量句柄 } return 0; }

这段代码主要是实现哲学家就餐问题的解决方案，下面对每一条语句进行简要分析：

1. `int i;`: 定义一个整数变量i。

2. `HANDLE thread[N];`: 定义一个线程句柄数组，用于存储创建的哲学家线程。

3. `srand(GetTickCount());`: 用系统时间初始化随机数种子。

4. `mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL);`: 创建一个互斥锁对象mutex，初始状态为未锁定。

5. `for (i = 0; i < N; i++) { ... }`: 创建N个信号量对象s[i]，并将哲学家的状态state[i]初始化为THINKING，就餐次数eating_times[i]初始化为0。

6. `for (i = 0; i < N; i++) { ... }`: 创建N个哲学家线程，每个线程执行philosopher函数，参数为i。

7. `WaitForMultipleObjects(N, thread, TRUE, INFINITE);`: 等待所有哲学家线程执行完毕。

8. `CloseHandle(mutex);`: 关闭互斥锁句柄。

9. `for (i = 0; i < N; i++) { CloseHandle(s[i]); }`: 关闭所有信号量句柄。

10. `return 0;`: 程序正常结束。

仔细分析下列代码：#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <windows.h> #define N 5 #define LEFT (i + N - 1) % N #define RIGHT (i + 1) % N #define THINKING 0 #define HUNGRY 1 #define EATING 2 #define MAX_EATING_TIMES 3 int state[N]; // 每个哲学家的状态 HANDLE mutex; // 互斥锁 HANDLE s[N]; // 条件变量 int eating_times[N]; // 每个哲学家已经就餐的次数 void test(int i) { if (state[i] == HUNGRY && state[LEFT] != EATING && state[RIGHT] != EATING) { state[i] = EATING; eating_times[i]++; printf("哲学家 %d 拿到筷子开始进餐，已经就餐了 %d 次\n", i, eating_times[i]); ReleaseSemaphore(s[i], 1, NULL); } } void pickup(int i) { WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); state[i] = HUNGRY; printf("哲学家 %d 饥饿了，开始思考和拿起左手边的筷子\n", i); test(i); ReleaseMutex(mutex); WaitForSingleObject(s[i], INFINITE); } void putdown(int i) { WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); state[i] = THINKING; printf("哲学家 %d 放下筷子，开始思考\n", i); test(LEFT); test(RIGHT); ReleaseMutex(mutex); } DWORD WINAPI philosopher(LPVOID lpParam) { int i = (int)lpParam; while (eating_times[i] < MAX_EATING_TIMES) { Sleep(rand() % 5000 + 1000); // 思考一段时间 pickup(i); Sleep(rand() % 5000 + 1000); // 进餐一段时间 putdown(i); } return 0; } int main() { int i; HANDLE thread[N]; srand(GetTickCount()); mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL); for (i = 0; i < N; i++) { s[i] = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, NULL); state[i] = THINKING; eating_times[i] = 0; } for (i = 0; i < N; i++) { thread[i] = CreateThread(NULL, 0, philosopher, (LPVOID)i, 0, NULL); if (thread[i] == NULL) { printf("创建线程失败！\n"); return 0; } } WaitForMultipleObjects(N, thread, TRUE, INFINITE); CloseHandle(mutex); for (i = 0; i < N; i++) { CloseHandle(s[i]); } return 0; }

这是一个用于解决哲学家就餐问题的多线程程序，具体实现方式是使用信号量和互斥锁来控制哲学家的进餐行为。

程序中定义了五个哲学家，每个哲学家有三种状态：思考、饥饿和就餐。同时，每个哲学家还有一个计数器，记录其已经就餐的次数。还定义了一个互斥锁和五个条件变量，其中互斥锁用于保护共享资源的访问，条件变量用于控制每个哲学家的进餐行为。

程序中的 test 函数用于检测当前哲学家是否可以进餐，如果左右两个哲学家都没有在进餐，则当前哲学家可以进餐，将其状态设置为就餐，并释放其对应的条件变量。

pickup 函数用于哲学家拿起筷子，如果当前哲学家饥饿了，则将其状态设置为饥饿，并尝试拿起左边的筷子，然后调用 test 函数检测是否可以进餐。如果不能进餐，则等待其对应的条件变量。

putdown 函数用于哲学家放下筷子，如果当前哲学家已经就餐完毕，则将其状态设置为思考，并通知左右两个哲学家尝试进餐。

philosopher 函数是线程函数，代表一个哲学家的行为。在函数中，每个哲学家会随机思考一段时间，然后尝试进餐，最后再随机思考一段时间，放下筷子。当哲学家就餐次数达到最大值时，线程结束。

在 main 函数中，首先创建互斥锁和条件变量，并初始化每个哲学家的状态和计数器。然后创建五个线程，每个线程代表一个哲学家。最后等待所有线程结束，释放资源。