使用c++实现读者优先的读者写者问题,要求使用以下API函数:CreateThread()CreateMutex() CreateSemaphore() ReleaseSemaphore() WaitForSingleObject

时间: 2024-01-21 17:04:48 浏览: 150
以下是一个使用C++实现读者优先的读者写者问题的示例代码,使用了Windows API函数: ```c++ #include <iostream> #include <windows.h> using namespace std; const int MAX_READERS = 5; const int MAX_WRITERS = 2; int data = 0; int reader_count = 0; HANDLE mutex, rsem, wsem; DWORD WINAPI writer(LPVOID param) { int val = *((int*)param); for (int i = 0; i < 3; i++) { WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); cout << "Writer " << val << " is writing data " << ++data << endl; ReleaseMutex(mutex); Sleep(1000); } return 0; } DWORD WINAPI reader(LPVOID param) { int val = *((int*)param); for (int i = 0; i < 3; i++) { WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); reader_count++; if (reader_count == 1) { WaitForSingleObject(wsem, INFINITE); } ReleaseMutex(mutex); WaitForSingleObject(rsem, INFINITE); cout << "Reader " << val << " is reading data " << data << endl; Sleep(1000); ReleaseSemaphore(rsem, 1, NULL); WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); reader_count--; if (reader_count == 0) { ReleaseSemaphore(wsem, 1, NULL); } ReleaseMutex(mutex); } return 0; } int main() { HANDLE readers[MAX_READERS], writers[MAX_WRITERS]; int reader_ids[MAX_READERS], writer_ids[MAX_WRITERS]; mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL); rsem = CreateSemaphore(NULL, MAX_READERS, MAX_READERS, NULL); wsem = CreateSemaphore(NULL, 1, 1, NULL); for (int i = 0; i < MAX_READERS; i++) { reader_ids[i] = i + 1; readers[i] = CreateThread(NULL, 0, reader, &reader_ids[i], 0, NULL); } for (int i = 0; i < MAX_WRITERS; i++) { writer_ids[i] = i + 1; writers[i] = CreateThread(NULL, 0, writer, &writer_ids[i], 0, NULL); } WaitForMultipleObjects(MAX_READERS, readers, TRUE, INFINITE); WaitForMultipleObjects(MAX_WRITERS, writers, TRUE, INFINITE); CloseHandle(mutex); CloseHandle(rsem); CloseHandle(wsem); return 0; } ``` 在这个实现中,使用了三个Windows API函数CreateMutex、CreateSemaphore和WaitForSingleObject/ReleaseSemaphore来实现读者优先的读者写者问题。 其中,CreateMutex用来创建一个互斥对象mutex,保证读者和写者互斥访问共享资源data。CreateSemaphore用来创建两个信号量rsem和wsem,rsem用来限制并发读者的数量,wsem用来保证只有一个写者访问data。WaitForSingleObject和ReleaseSemaphore用来等待和释放信号量。 在读者线程中,先使用mutex互斥对象来保证读者和写者互斥访问data,然后增加reader_count计数器,判断是否是第一个读者,如果是,则使用wsem信号量来保证不会有写者同时访问data。读者访问data后,释放rsem信号量,并使用mutex互斥对象来减少reader_count计数器,如果是最后一个读者,则释放wsem信号量。 在写者线程中,也先使用mutex互斥对象来保证读者和写者互斥访问data,然后写入新的数据,再释放mutex互斥对象。 在main函数中,创建MAX_READERS个读者和MAX_WRITERS个写者线程,并等待它们完成。最后,释放使用的互斥对象和信号量。 需要注意的是,这个实现方式可能存在优先级反转的问题,即当读者和写者同时请求访问data时,写者可能会被阻塞,导致读者优先访问data。可以使用更高级的技术,如优先级调度,来避免这个问题。
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#include <windows.h> #include <iostream> using namespace std; const int N = 5; // 进程数 int count = 0; // 计数器 HANDLE mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL); // 互斥量 HANDLE barrier = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL); // 屏障 DWORD WINAPI Process(LPVOID lpParam) { int id = *((int*)lpParam); cout << "Process " << id << " arrived at barrier." << endl; WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); count++; ReleaseMutex(mutex); if (count == N) { cout << "All processes arrived at barrier, releasing barrier." << endl; SetEvent(barrier); } WaitForSingleObject(barrier, INFINITE); cout << "Process " << id << " starts the next phase of work." << endl; return 0; } DWORD WINAPI Broadcast(LPVOID lpParam) { WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); cout << "Broadcast process started." << endl; ReleaseMutex(mutex); SetThreadPriority(GetCurrentThread(), THREAD_PRIORITY_HIGHEST); WaitForSingleObject(barrier, INFINITE); cout << "Broadcast process releasing all processes." << endl; ReleaseMutex(mutex); for (int i = 0; i < N; i++) { ReleaseSemaphore((HANDLE)lpParam, 1, NULL); } return 0; } int main() { HANDLE threads[N]; DWORD threadIds[N]; HANDLE sem = CreateSemaphore(NULL, 0, N, NULL); int ids[N]; for (int i = 0; i < N; i++) { ids[i] = i; threads[i] = CreateThread(NULL, 0, Process, &ids[i], 0, &threadIds[i]); if (threads[i] == NULL) { return 1; } } HANDLE broadcastThread = CreateThread(NULL, 0, Broadcast, sem, 0, NULL); if (broadcastThread == NULL) { return 1; } WaitForMultipleObjects(N, threads, TRUE, INFINITE); WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); cout << "All processes completed." << endl; ReleaseMutex(mutex); return 0; }

仔细分析下列代码的优缺点:#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <windows.h> #define N 5 #define LEFT (i + N - 1) % N #define RIGHT (i + 1) % N #define THINKING 0 #define HUNGRY 1 #define EATING 2 #define TIMEOUT 1000 int state[N]; // 每个哲学家的状态 HANDLE mutex; // 互斥锁 HANDLE s[N]; // 条件变量 void test(int i) { if (state[i] == HUNGRY && state[LEFT] != EATING && state[RIGHT] != EATING) { state[i] = EATING; printf("哲学家 %d 拿到筷子开始进餐\n", i); ReleaseSemaphore(s[i], 1, NULL); } } void pickup(int i) { DWORD start_time = GetTickCount(); while (1) { WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); state[i] = HUNGRY; printf("哲学家 %d 饥饿了,开始思考和拿起左手边的筷子\n", i); test(i); ReleaseMutex(mutex); WaitForSingleObject(s[i], TIMEOUT); WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); if (state[i] == EATING) { ReleaseMutex(mutex); break; } else { state[i] = THINKING; printf("哲学家 %d 没有拿到两根筷子,放下筷子并等待一段时间后重新开始尝试\n", i); ReleaseMutex(mutex); Sleep(rand() % 5000 + 1000); } if (GetTickCount() - start_time > TIMEOUT) { printf("哲学家 %d 超时,放弃进餐\n", i); return; } } } void putdown(int i) { WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); state[i] = THINKING; printf("哲学家 %d 放下筷子,开始思考\n", i); test(LEFT); test(RIGHT); ReleaseMutex(mutex); } DWORD WINAPI philosopher(LPVOID lpParam) { int i = (int)lpParam; while (1) { Sleep(rand() % 5000 + 1000); // 思考一段时间 pickup(i); Sleep(rand() % 5000 + 1000); // 进餐一段时间 putdown(i); } return 0; } int main() { int i; HANDLE thread[N]; srand(GetTickCount()); mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL); for (i = 0; i < N; i++) { s[i] = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, NULL); state[i] = THINKING; } for (i = 0; i < N; i++) { thread[i] = CreateThread(NULL, 0, phi

仔细分析下列代码:#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <windows.h> #define N 5 #define LEFT (i + N - 1) % N #define RIGHT (i + 1) % N #define THINKING 0 #define HUNGRY 1 #define EATING 2 #define MAX_EATING_TIMES 3 int state[N]; // 每个哲学家的状态 HANDLE mutex; // 互斥锁 HANDLE s[N]; // 条件变量 int eating_times[N]; // 每个哲学家已经就餐的次数 void test(int i) { if (state[i] == HUNGRY && state[LEFT] != EATING && state[RIGHT] != EATING) { state[i] = EATING; eating_times[i]++; printf("哲学家 %d 拿到筷子开始进餐,已经就餐了 %d 次\n", i, eating_times[i]); ReleaseSemaphore(s[i], 1, NULL); } } void pickup(int i) { WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); state[i] = HUNGRY; printf("哲学家 %d 饥饿了,开始思考和拿起左手边的筷子\n", i); test(i); ReleaseMutex(mutex); WaitForSingleObject(s[i], INFINITE); } void putdown(int i) { WaitForSingleObject(mutex, INFINITE); state[i] = THINKING; printf("哲学家 %d 放下筷子,开始思考\n", i); test(LEFT); test(RIGHT); ReleaseMutex(mutex); } DWORD WINAPI philosopher(LPVOID lpParam) { int i = (int)lpParam; while (eating_times[i] < MAX_EATING_TIMES) { Sleep(rand() % 5000 + 1000); // 思考一段时间 pickup(i); Sleep(rand() % 5000 + 1000); // 进餐一段时间 putdown(i); } return 0; } int main() { int i; HANDLE thread[N]; srand(GetTickCount()); mutex = CreateMutex(NULL, FALSE, NULL); for (i = 0; i < N; i++) { s[i] = CreateSemaphore(NULL, 0, 1, NULL); state[i] = THINKING; eating_times[i] = 0; } for (i = 0; i < N; i++) { thread[i] = CreateThread(NULL, 0, philosopher, (LPVOID)i, 0, NULL); if (thread[i] == NULL) { printf("创建线程失败!\n"); return 0; } } WaitForMultipleObjects(N, thread, TRUE, INFINITE); CloseHandle(mutex); for (i = 0; i < N; i++) { CloseHandle(s[i]); } return 0; }

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