在linux环境下编写c++应用程序,该程序运行时能创建N个线程,其中既有读者线程又有写者线程,它们按照事先设计好的测试数据进行读写操作。用信号量和PV操作实现读者/写者问题。

时间: 2024-02-01 19:14:28 浏览: 23
读者/写者问题是一个经典的并发控制问题,其中多个读者和写者共享同一资源(如文件、数据库等),但是读写操作不可同时进行。读者线程可以同时进行读操作,但是写者线程必须独占地进行写操作。 在Linux下,可以使用信号量和PV操作来实现读者/写者问题的解决方案。下面是一个使用信号量和PV操作实现读者/写者问题的示例代码,其中使用了互斥信号量(mutex)和读写信号量(rw): ```c++ #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #include <iostream> using namespace std; #define N 10 // 读者/写者数量 int read_count = 0; // 当前正在读取的读者数量 char data = 'A'; // 共享数据 sem_t mutex, rw; // 互斥信号量和读写信号量 void *reader(void *arg) { int id = *(int *)arg; while (1) { // 进入临界区 sem_wait(&mutex); read_count++; if (read_count == 1) { sem_wait(&rw); } sem_post(&mutex); // 读取共享数据 cout << "Reader " << id << " read data: " << data << endl; // 离开临界区 sem_wait(&mutex); read_count--; if (read_count == 0) { sem_post(&rw); } sem_post(&mutex); sleep(1); // 休眠1秒 } } void *writer(void *arg) { int id = *(int *)arg; while (1) { // 进入临界区 sem_wait(&rw); // 写入共享数据 data++; cout << "Writer " << id << " write data: " << data << endl; // 离开临界区 sem_post(&rw); sleep(1); // 休眠1秒 } } int main() { pthread_t readers[N], writers[N]; int reader_arg[N], writer_arg[N]; // 初始化信号量 sem_init(&mutex, 0, 1); sem_init(&rw, 0, 1); // 创建读者和写者线程 for (int i = 0; i < N; i++) { reader_arg[i] = i; writer_arg[i] = i; pthread_create(&readers[i], NULL, reader, &reader_arg[i]); pthread_create(&writers[i], NULL, writer, &writer_arg[i]); } // 等待所有线程结束 for (int i = 0; i < N; i++) { pthread_join(readers[i], NULL); pthread_join(writers[i], NULL); } // 销毁信号量 sem_destroy(&mutex); sem_destroy(&rw); return 0; } ``` 在上面的代码中,我们首先定义了读者线程和写者线程的函数,其中读者线程首先获取互斥信号量,然后将读者数量加1,如果是第一个读者,则获取读写信号量。读者线程读取共享数据后,再次获取互斥信号量,将读者数量减1,如果是最后一个读者,则释放读写信号量。写者线程首先获取读写信号量,然后写入共享数据后释放读写信号量。 在main函数中,我们初始化互斥信号量和读写信号量,然后创建读者线程和写者线程,并等待所有线程结束后销毁信号量。 注意:由于Linux下的信号量操作是原子操作,因此可以保证信号量的正确性。但是,在实际应用中,需要注意如下几个问题: - 读者优先或写者优先:在上面的代码中,读者和写者的访问是公平的,但是实际应用中,可能需要考虑读者优先或写者优先。 - 饥饿问题:如果读者和写者同时有大量等待,则可能会导致某些线程饥饿。可以通过引入优先级来解决饥饿问题。 - 死锁问题:如果某个线程获取了互斥信号量但是未释放,将会导致死锁。可以通过引入超时机制或死锁检测机制来解决死锁问题。

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