设计进程同步算法,使用P/V(wait/signal)操作模拟解决进程中经典同步问题。假设有一个生产者和一个消费者,缓冲区可以存放产品,生产者不断生产产品并存入缓冲区,消费者不断从缓冲区中取出产品并消费,设计代码并运行实现结果。

时间: 2024-03-20 14:39:20 浏览: 9
以下是一个简单的生产者-消费者问题的解决方案: ``` #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #define BUFFER_SIZE 5 #define PRODUCER_NUM 2 #define CONSUMER_NUM 2 #define ITEM_COUNT 10 int buffer[BUFFER_SIZE]; int in = 0; int out = 0; pthread_mutex_t mutex; sem_t full; sem_t empty; void *producer(void *arg) { int i, item; int id = *(int *) arg; for (i = 0; i < ITEM_COUNT; i++) { item = rand() % 100; // 生产一个随机数 sem_wait(&empty); // 等待空缓冲区 pthread_mutex_lock(&mutex); // 互斥访问缓冲区 buffer[in] = item; // 存入缓冲区 printf("Producer %d produced item %d at buffer[%d]\n", id, item, in); in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; // 更新指针 pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁缓冲区 sem_post(&full); // 发送满缓冲区信号 } } void *consumer(void *arg) { int i, item; int id = *(int *) arg; for (i = 0; i < ITEM_COUNT; i++) { sem_wait(&full); // 等待满缓冲区 pthread_mutex_lock(&mutex); // 互斥访问缓冲区 item = buffer[out]; // 取出缓冲区的一个元素 printf("Consumer %d consumed item %d from buffer[%d]\n", id, item, out); out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; // 更新指针 pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁缓冲区 sem_post(&empty); // 发送空缓冲区信号 } } int main() { pthread_t producers[PRODUCER_NUM], consumers[CONSUMER_NUM]; int i, id[PRODUCER_NUM + CONSUMER_NUM]; pthread_mutex_init(&mutex, NULL); sem_init(&full, 0, 0); sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE); for (i = 0; i < PRODUCER_NUM; i++) { id[i] = i; pthread_create(&producers[i], NULL, producer, &id[i]); } for (i = 0; i < CONSUMER_NUM; i++) { id[PRODUCER_NUM + i] = i; pthread_create(&consumers[i], NULL, consumer, &id[PRODUCER_NUM + i]); } for (i = 0; i < PRODUCER_NUM; i++) { pthread_join(producers[i], NULL); } for (i = 0; i < CONSUMER_NUM; i++) { pthread_join(consumers[i], NULL); } pthread_mutex_destroy(&mutex); sem_destroy(&full); sem_destroy(&empty); return 0; } ``` 上述代码中,我们使用了互斥锁和信号量来实现进程同步。生产者进程通过`sem_wait(&empty)`等待空缓冲区,当缓冲区满时,通过`sem_post(&full)`发送满缓冲区信号,唤醒消费者进程。消费者进程则通过`sem_wait(&full)`等待满缓冲区,当缓冲区为空时,通过`sem_post(&empty)`发送空缓冲区信号,唤醒生产者进程。同时,为了保证对缓冲区的互斥访问,我们使用了互斥锁`pthread_mutex_t mutex`来保护缓冲区的访问。 在以上代码的运行结果中,我们可以看到生产者和消费者进程交替执行,生产者不断生产随机数并存入缓冲区,消费者不断从缓冲区中取出随机数并消费,直到生产者和消费者均完成了指定数量的操作。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

CCD式铆合测定机保养说明书.doc

CCD式铆合测定机保养说明书
recommend-type

IOS操作系统开发/调试的案例

IOS操作系统开发/调试的案例 iOS操作系统开发和调试是一个复杂但非常有趣的过程。下面是一个简单的iOS应用开发案例,展示了如何使用Swift和Xcode开发一个基本的iOS应用,并进行调试。
recommend-type

【精美排版】基于STCC单片机的简易电子琴.doc

单片机
recommend-type

【精品】毕业设计:单片机模拟交通灯设计.doc

单片机
recommend-type

ATM系统需求说明书.doc

ATM系统需求说明书
recommend-type

数据结构课程设计:模块化比较多种排序算法

本篇文档是关于数据结构课程设计中的一个项目,名为“排序算法比较”。学生针对专业班级的课程作业,选择对不同排序算法进行比较和实现。以下是主要内容的详细解析: 1. **设计题目**:该课程设计的核心任务是研究和实现几种常见的排序算法,如直接插入排序和冒泡排序,并通过模块化编程的方法来组织代码,提高代码的可读性和复用性。 2. **运行环境**:学生在Windows操作系统下,利用Microsoft Visual C++ 6.0开发环境进行编程。这表明他们将利用C语言进行算法设计,并且这个环境支持高效的性能测试和调试。 3. **算法设计思想**:采用模块化编程策略,将排序算法拆分为独立的子程序,比如`direct`和`bubble_sort`,分别处理直接插入排序和冒泡排序。每个子程序根据特定的数据结构和算法逻辑进行实现。整体上,算法设计强调的是功能的分块和预想功能的顺序组合。 4. **流程图**:文档包含流程图,可能展示了程序设计的步骤、数据流以及各部分之间的交互,有助于理解算法执行的逻辑路径。 5. **算法设计分析**:模块化设计使得程序结构清晰,每个子程序仅在被调用时运行,节省了系统资源,提高了效率。此外,这种设计方法增强了程序的扩展性,方便后续的修改和维护。 6. **源代码示例**:提供了两个排序函数的代码片段,一个是`direct`函数实现直接插入排序,另一个是`bubble_sort`函数实现冒泡排序。这些函数的实现展示了如何根据算法原理操作数组元素,如交换元素位置或寻找合适的位置插入。 总结来说,这个课程设计要求学生实际应用数据结构知识,掌握并实现两种基础排序算法,同时通过模块化编程的方式展示算法的实现过程,提升他们的编程技巧和算法理解能力。通过这种方式,学生可以深入理解排序算法的工作原理,同时学会如何优化程序结构,提高程序的性能和可维护性。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

STM32单片机小车智能巡逻车设计与实现:打造智能巡逻车,开启小车新时代

![stm32单片机小车](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/c16e9788716a4704af8ec37f1276c4dc.png) # 1. STM32单片机简介及基础** STM32单片机是意法半导体公司推出的基于ARM Cortex-M内核的高性能微控制器系列。它具有低功耗、高性能、丰富的外设资源等特点,广泛应用于工业控制、物联网、汽车电子等领域。 STM32单片机的基础架构包括CPU内核、存储器、外设接口和时钟系统。其中,CPU内核负责执行指令,存储器用于存储程序和数据,外设接口提供与外部设备的连接,时钟系统为单片机提供稳定的时钟信号。 S
recommend-type

devc++如何监视

Dev-C++ 是一个基于 Mingw-w64 的免费 C++ 编程环境,主要用于 Windows 平台。如果你想监视程序的运行情况,比如查看内存使用、CPU 使用率、日志输出等,Dev-C++ 本身并不直接提供监视工具,但它可以在编写代码时结合第三方工具来实现。 1. **Task Manager**:Windows 自带的任务管理器可以用来实时监控进程资源使用,包括 CPU 占用、内存使用等。只需打开任务管理器(Ctrl+Shift+Esc 或右键点击任务栏),然后找到你的程序即可。 2. **Visual Studio** 或 **Code::Blocks**:如果你习惯使用更专业的
recommend-type

哈夫曼树实现文件压缩解压程序分析

"该文档是关于数据结构课程设计的一个项目分析,主要关注使用哈夫曼树实现文件的压缩和解压缩。项目旨在开发一个实用的压缩程序系统,包含两个可执行文件,分别适用于DOS和Windows操作系统。设计目标中强调了软件的性能特点,如高效压缩、二级缓冲技术、大文件支持以及友好的用户界面。此外,文档还概述了程序的主要函数及其功能,包括哈夫曼编码、索引编码和解码等关键操作。" 在数据结构课程设计中,哈夫曼树是一种重要的数据结构,常用于数据压缩。哈夫曼树,也称为最优二叉树,是一种带权重的二叉树,它的构造原则是:树中任一非叶节点的权值等于其左子树和右子树的权值之和,且所有叶节点都在同一层上。在这个文件压缩程序中,哈夫曼树被用来生成针对文件中字符的最优编码,以达到高效的压缩效果。 1. 压缩过程: - 首先,程序统计文件中每个字符出现的频率,构建哈夫曼树。频率高的字符对应较短的编码,反之则对应较长的编码。这样可以使得频繁出现的字符用较少的位来表示,从而降低存储空间。 - 接着,使用哈夫曼编码将原始文件中的字符转换为对应的编码序列,完成压缩。 2. 解压缩过程: - 在解压缩时,程序需要重建哈夫曼树,并根据编码序列还原出原来的字符序列。这涉及到索引编码和解码,通过递归函数如`indexSearch`和`makeIndex`实现。 - 为了提高效率,程序采用了二级缓冲技术,它能减少磁盘I/O次数,提高读写速度。 3. 软件架构: - 项目包含了两个可执行文件,`DosHfm.exe`适用于DOS系统,体积小巧,运行速度快;而`WinHfm.exe`则为Windows环境设计,提供了更友好的图形界面。 - 程序支持最大4GB的文件压缩,这是Fat32文件系统的限制。 4. 性能特点: - 除了基本的压缩和解压缩功能外,软件还提供了一些额外的特性,如显示压缩进度、文件一致性检查等。 - 哈夫曼编码的使用提高了压缩率,而二级缓冲技术使压缩速度提升了75%以上。 这个项目不仅展示了数据结构在实际问题中的应用,还体现了软件工程的实践,包括需求分析、概要设计以及关键算法的实现。通过这样的课程设计,学生可以深入理解数据结构和算法的重要性,并掌握实际编程技能。