桌上有一个空盘,允许存放一只水果。爸爸可向盘中放苹果,也可向盘中放桔子,儿子专等吃盘中的桔子,女儿专等吃盘中的苹果。规定当盘空时一次只能放一只水果供吃者取用,请用p、v原语实现爸爸、儿子、女儿三个并发

时间: 2023-05-31 08:19:35 浏览: 245
### 回答1: 这是一个桌子上有一块空盘的问题,只允许放一个水果。爷爷可向盘中放苹果,也可向盘中放蜜桃,孩子专等吃盘中的桔子,女孩专等吃盘中的苹果。规定当盘空时一次只能放一个水果供吃者取用,请用P、V原语实现爷爷、孩子、女孩三个并发进程。 ### 回答2: 首先,需要定义三个共享变量:fruit(水果类型)、mutex(互斥锁,保证同时只有一个人放水果)、father(父亲是否已经放了水果)。 其中,mutex的初始值为1,father的初始值为0。 父亲的实现可以使用P操作,当mutex的值为1时,表示盘子空闲,可以放水果。此时父亲对mutex进行P操作,将其锁住,然后放入想要的水果类型并将father设置为1。最后对mutex进行V操作,释放锁,并等待一段时间。 儿子和女儿的实现类似。当mutex的值为1且father为1时,表示盘子中有水果,可以取用。此时儿子或女儿对mutex进行P操作,将其锁住,判断盘子中的水果类型,如果是自己想要的水果,则取用,否则继续等待。最后对mutex进行V操作,释放锁,并等待一段时间。 具体实现如下: ``` var fruit = 0 // 0表示没放水果,1表示放了苹果,2表示放了桔子 var mutex = 1 // 互斥锁 var father = 0 // 0表示没放水果,1表示已经放了水果 func father() { while true { P(mutex) if father == 0 { fruit = rand(1, 2) // 随机生成1或2,表示放入苹果或桔子 father = 1 print("父亲放入了", if fruit == 1 then "苹果" else "桔子") } V(mutex) sleep(rand(1, 2)) } } func son() { while true { P(mutex) if father == 1 && fruit == 2 { fruit = 0 father = 0 print("儿子取出了桔子") } V(mutex) sleep(rand(1, 2)) } } func daughter() { while true { P(mutex) if father == 1 && fruit == 1 { fruit = 0 father = 0 print("女儿取出了苹果") } V(mutex) sleep(rand(1, 2)) } } ``` 这样,父亲、儿子、女儿就可以并发地进行,通过互斥锁和共享变量实现了对盘子中水果的同步访问。当然,上述代码未考虑死锁等问题,实际使用时需要注意细节。 ### 回答3: 题目要求我们使用P、V原语来实现爸爸、儿子、女儿三个并发,我们需要先简单介绍一下P、V原语的作用。 P原语:用于获取资源,即进入一个关键区,当可用资源为0时,该原语被阻塞,等待可用的资源。当有其他进程释放资源时,该进程被唤醒并拥有该资源。 V原语:用于释放资源,即退出一个关键区,将所持有资源的数目加一。 根据题目要求,我们可以将“盘中可以放一个苹果或桔子”的状态视为一种资源,而读取水果的操作可以视为进入一个关键区。所以我们可以分别为爸爸、儿子、女儿三个进程设置一个互斥信号量,来保证同时只有一个进程可以操作盘中的水果。 由于儿子和女儿对应的是不同的水果,我们可以为他们设置两个信号量,来分别控制苹果和桔子的取用。 下面是具体代码实现: ``` #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<sys/wait.h> #include<sys/sem.h> #define APPLE 0 #define ORANGE 1 //定义信号量 int empty; //盘中可以放置水果的数量,初始值为1 int mutex; //盘中水果的互斥信号量 int apple; //盘中苹果的数量,初始值为0 int orange; //盘中桔子的数量,初始值为0 int sem_create(int value) //创建信号量 { int semid = semget(IPC_PRIVATE, 1, IPC_CREAT|0666); union semun sem_val; sem_val.val = value; semctl(semid, 0, SETVAL, sem_val); return semid; } void sem_p(int semid) //P操作 { struct sembuf sem_p = {0, -1, SEM_UNDO}; semop(semid, &sem_p, 1); } void sem_v(int semid) //V操作 { struct sembuf sem_v = {0, 1, SEM_UNDO}; semop(semid, &sem_v, 1); } void father() //爸爸进程 { while(1) { //向盘中放置水果,随机放一个苹果或桔子 sem_p(empty); //P操作 sem_p(mutex); //P操作 int fruit = rand() % 2; //0表示放置苹果,1表示放置桔子 if(fruit == APPLE) { printf("爸爸向盘中放置了一个苹果\n"); sem_p(apple); //P操作 } else if(fruit == ORANGE) { printf("爸爸向盘中放置了一个桔子\n"); sem_p(orange); //P操作 } //释放互斥锁和空盘信号量,让其他进程进入关键区 sem_v(mutex); //V操作 sem_v(empty); //V操作 } } void son() //儿子进程 { while(1) { //等待盘中放置桔子 sem_p(orange); //P操作 //进入关键区,读取桔子 sem_p(mutex); //P操作 printf("儿子拿到了一个桔子\n"); //释放互斥锁和空盘信号量,让其他进程进入关键区 sem_v(mutex); //V操作 sem_v(empty); //V操作 //吃桔子 sleep(1); } } void daughter() //女儿进程 { while(1) { //等待盘中放置苹果 sem_p(apple); //P操作 //进入关键区,读取苹果 sem_p(mutex); //P操作 printf("女儿拿到了一个苹果\n"); //释放互斥锁和空盘信号量,让其他进程进入关键区 sem_v(mutex); //V操作 sem_v(empty); //V操作 //吃苹果 sleep(1); } } int main() { empty = sem_create(1); mutex = sem_create(1); apple = sem_create(0); orange = sem_create(0); pid_t pid_father = fork(); if(pid_father < 0) { printf("父进程fork()子进程失败\n"); exit(1); } else if(pid_father == 0) { father(); } else { pid_t pid_son = fork(); if(pid_son < 0) { printf("父进程fork()子进程失败\n"); exit(1); } else if(pid_son == 0) { son(); } else { pid_t pid_daughter = fork(); if(pid_daughter < 0) { printf("父进程fork()子进程失败\n"); exit(1); } else if(pid_daughter == 0) { daughter(); } else { //等待父进程退出执行 wait(0); } } } return 0; } ``` 代码实现中,我们首先定义了四个信号量,分别表示空盘、互斥锁、苹果和桔子。然后使用`fork()`函数创建了父进程和三个子进程。父进程不做任何操作,只是等待子进程退出。父进程的操作和子进程不是并发的,所以我们可以先让父进程退出执行,不影响后续的程序执行。 在子进程中,我们使用`rand()`函数来随机放置苹果或桔子,然后使用不同的信号量来控制儿子或女儿的读取操作。读取操作需要进入一个关键区,所以在读取前进入互斥锁信号量的关键区,等到读取完成,再释放互斥锁和空盘信号量,让其他进程进入关键区。 最后,我们可以用`sleep()`函数来模拟吃水果的操作,以便更好地演示进程交替执行的效果。
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