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: 96
linux c++ 守护线程,判断程序是否运行,不存在就启动
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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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