linux系统c++实现银行家算法

银行家算法是一种避免死锁的算法，用于管理资源的分配。以下是一个简单的Linux系统上使用C语言实现银行家算法的示例。

先来了解银行家算法的基本原理：

银行家算法的主要目的是为了避免死锁的发生，确保每个进程在运行结束前都能获取到足够的资源。在实现银行家算法时，需要预测每个进程的资源需求量，并计算出剩余的资源量是否能够满足其他进程的资源需求。如果剩余资源量不足以满足其他进程的需求，则需要等待，直到剩余资源量足以满足其他进程的需求。

首先，定义几个基本的数据结构：

#define MAX_PROCESS 100 // 最大进程数
#define MAX_RESOURCE 100 // 最大资源数

int need[MAX_PROCESS][MAX_RESOURCE]; // 存储每个进程需要的资源数量
int allocation[MAX_PROCESS][MAX_RESOURCE]; // 存储每个进程已分配的资源数量
int available[MAX_RESOURCE]; // 存储可用资源的数量
int max_alloc[MAX_RESOURCE]; // 存储资源的最大可用数量
int process_count, resource_count; // 进程和资源的数量
int safe_sequence[MAX_PROCESS]; // 安全序列的数组

这里需要说明的是，need和allocation矩阵的行数和列数都是进程数和资源数。available数组中存储的是可用资源的数量，max_alloc数组中存储的是每个资源的最大可用数量。

然后，实现银行家算法的主要功能函数，即检查是否存在安全序列：

int is_safe_sequence(int* work, int* finish) {
    int i, j, k, is_safe;
    int work_copy[MAX_RESOURCE], finish_copy[MAX_PROCESS];
    // 拷贝工作向量
    for(i = 0; i < resource_count; i++) {
        work_copy[i] = work[i];
    }
    // 拷贝 finish 标志
    for(i = 0; i < process_count; i++) {
        finish_copy[i] = finish[i];
    }
    // 安全序列的长度
    int safe_count = 0;
    while(safe_count < process_count) {
        is_safe = 0;
        for(i = 0; i < process_count; i++) {
            if(!finish_copy[i]) { // 如果该进程未分配到资源
                for(j = 0; j < resource_count; j++) {
                    if(need[i][j] > work_copy[j])
                        break;
                }
                if(j == resource_count) { // 如果该进程需要的所有资源都可以分配
                    for(k = 0; k < resource_count; k++) {
                        work_copy[k] += allocation[i][k]; // 分配资源
                    }
                    finish_copy[i] = 1;
                    safe_sequence[safe_count] = i; // 增加安全序列的长度
                    safe_count++;
                    is_safe = 1;
                }
            }
        }
        if(!is_safe) { // 如果不存在满足需要的进程，直接退出
            break;
        }
    }
    return (safe_count == process_count); // 返回是否存在安全序列
}

这个函数中，需要传入两个参数，分别是工作向量和每个进程的完成标志。在函数中，首先拷贝一份工作向量和完成标志的副本，然后在循环中每次遍历所有进程，检查未完成的进程是否能够分配到所需的资源。如果一个进程能够分配到需要的所有资源，则标记该进程已完成，增加安全序列的长度，并更新工作向量。如果不存在满足需要的进程，则直接退出。

最后，实现一个函数来计算安全序列：

int* calculate_safe_sequence() {
    int i, j;
    int work[MAX_RESOURCE], finish[MAX_PROCESS];
    int* safe_sequence_ptr;
    safe_sequence_ptr = safe_sequence;
    // 初始化work向量和finish标志
    for(i = 0; i < resource_count; i++) {
        work[i] = available[i];
    }
    for(i = 0; i < process_count; i++) {
        finish[i] = 0;
    }
    // 检查是否存在安全序列
    if(!is_safe_sequence(work, finish)) {
        return NULL;
    }
    return safe_sequence_ptr; // 返回安全序列的指针
}

这个函数中，首先需要初始化工作向量和完成标志，并检查是否存在安全序列。如果存在安全序列，则直接返回安全序列指针。否则，返回NULL。

最后，我们可以编写一个简单的测试程序来测试银行家算法的实现：

int main(int argc, char** argv) {
    // 初始化资源数量和进程数量
    resource_count = 3;
    process_count = 5;
    // 初始化need、allocation、available和max_alloc矩阵
    int need_matrix[MAX_PROCESS][MAX_RESOURCE] = {
        {5, 1, 0},
        {3, 2, 0},
        {2, 0, 0},
        {0, 1, 1},
        {0, 0, 2}
    };
    int allocation_matrix[MAX_PROCESS][MAX_RESOURCE] = {
        {0, 1, 0},
        {2, 0, 0},
        {3, 0, 2},
        {2, 1, 1},
        {0, 0, 2}
    };
    int available_array[MAX_RESOURCE] = { 1, 0, 2 };
    int max_alloc_array[MAX_RESOURCE] = { 5, 5, 5 };
    memcpy(need, need_matrix, sizeof(need_matrix));
    memcpy(allocation, allocation_matrix, sizeof(allocation_matrix));
    memcpy(available, available_array, sizeof(available_array));
    memcpy(max_alloc, max_alloc_array, sizeof(max_alloc_array));
    // 计算并输出安全序列
    int* safe_sequence_ptr = calculate_safe_sequence();
    if(safe_sequence_ptr) {
        printf("Safe sequence: ");
        for(int i = 0; i < process_count; i++) {
            printf("%d ", *(safe_sequence_ptr + i)); // 输出安全序列
        }
        printf("\n");
    } else {
        printf("No safe sequence found.\n");
    }
    return 0;
}

这个测试程序中，我们首先初始化了一些参数（需要根据实际情况进行调整），然后调用calculate_safe_sequence函数计算安全序列。如果存在安全序列，输出安全序列；否则，输出“No safe sequence found.”。

以上就是一个简单的Linux系统上使用C语言实现银行家算法的示例。实际上，在生产环境中，我们需要根据实际的业务需求和系统规模来优化实现，并通过各种技术手段提高该算法的性能和稳定性。