计算机操作系统模拟生产者-消费者问题和读者-写者问题

时间: 2024-01-17 15:04:59 浏览: 28
生产者-消费者问题是一个经典的并发问题,描述了两个进程(或线程)之间的同步和通信问题。生产者进程负责生产一些物品并将它们放入一个缓冲区中,而消费者进程则从缓冲区中取出物品并将其消耗掉。该问题的关键在于确保生产者和消费者不会同时访问缓冲区,以免出现竞态条件和数据不一致的问题。 以下是一个使用信号量来解决生产者-消费者问题的示例代码: ```c++ #include <cstdio> #include <cstdlib> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #define BUFFER_SIZE 10 int buffer[BUFFER_SIZE]; // 缓冲区 int in = 0; // 生产者放置产品的位置 int out = 0; // 消费者取产品的位置 sem_t empty; // 同步信号量,表示缓冲区中空闲位置的数量 sem_t full; // 同步信号量,表示缓冲区中已有产品的数量 pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁,保护对缓冲区的访问 void *producer(void *arg) { for (int i = 0; i < 100; i++) { sem_wait(&empty); pthread_mutex_lock(&mutex); buffer[in] = rand() % 100; printf("Producer produces item %d: %d\n", in, buffer[in]); in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&full); } } void *consumer(void *arg) { for (int i = 0; i < 100; i++) { sem_wait(&full); pthread_mutex_lock(&mutex); int item = buffer[out]; printf("Consumer consumes item %d: %d\n", out, item); out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&empty); } } int main() { sem_init(&empty, 0, BUFFER_SIZE); // 初始化 empty 为 BUFFER_SIZE sem_init(&full, 0, 0); // 初始化 full 为 0 pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁 pthread_t producer_thread, consumer_thread; pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, NULL); pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, NULL); pthread_join(producer_thread, NULL); pthread_join(consumer_thread, NULL); sem_destroy(&empty); sem_destroy(&full); pthread_mutex_destroy(&mutex); return 0; } ``` 读者-写者问题也是一个经典的并发问题,描述了多个进程(或线程)之间共享一个资源的情况。在读者-写者问题中,资源可以被多个读者同时访问,但只能由一个写者访问。如果一个写者正在访问资源,那么其他所有的读者和写者都必须等待。如果一个读者正在访问资源,那么其他的读者可以同时访问,但写者必须等待所有的读者都访问完毕后才能访问。 以下是一个使用互斥锁和条件变量来解决读者-写者问题的示例代码: ```c++ #include <cstdio> #include <cstdlib> #include <pthread.h> #define READERS_COUNT 5 #define WRITERS_COUNT 3 int read_count = 0; // 当前正在读取资源的读者数量 int resource = 0; // 被读取和写入的共享资源 pthread_mutex_t read_mutex; // 保护 read_count 的互斥锁 pthread_mutex_t write_mutex; // 保护 resource 的互斥锁 pthread_cond_t write_cond; // 写者等待的条件变量 pthread_cond_t read_cond; // 读者等待的条件变量 void *reader(void *arg) { int id = *(int *) arg; while (true) { pthread_mutex_lock(&read_mutex); read_count++; if (read_count == 1) { pthread_mutex_lock(&write_mutex); } pthread_mutex_unlock(&read_mutex); printf("Reader %d reads resource: %d\n", id, resource); pthread_mutex_lock(&read_mutex); read_count--; if (read_count == 0) { pthread_mutex_unlock(&write_mutex); } pthread_mutex_unlock(&read_mutex); sleep(rand() % 3); } } void *writer(void *arg) { int id = *(int *) arg; while (true) { pthread_mutex_lock(&write_mutex); while (read_count > 0) { pthread_cond_wait(&write_cond, &write_mutex); } resource = rand() % 100; printf("Writer %d writes resource: %d\n", id, resource); pthread_cond_broadcast(&read_cond); pthread_mutex_unlock(&write_mutex); sleep(rand() % 3); } } int main() { pthread_mutex_init(&read_mutex, NULL); pthread_mutex_init(&write_mutex, NULL); pthread_cond_init(&read_cond, NULL); pthread_cond_init(&write_cond, NULL); pthread_t readers[READERS_COUNT], writers[WRITERS_COUNT]; int reader_ids[READERS_COUNT], writer_ids[WRITERS_COUNT]; for (int i = 0; i < READERS_COUNT; i++) { reader_ids[i] = i + 1; pthread_create(&readers[i], NULL, reader, &reader_ids[i]); } for (int i = 0; i < WRITERS_COUNT; i++) { writer_ids[i] = i + 1; pthread_create(&writers[i], NULL, writer, &writer_ids[i]); } for (int i = 0; i < READERS_COUNT; i++) { pthread_join(readers[i], NULL); } for (int i = 0; i < WRITERS_COUNT; i++) { pthread_join(writers[i], NULL); } pthread_mutex_destroy(&read_mutex); pthread_mutex_destroy(&write_mutex); pthread_cond_destroy(&read_cond); pthread_cond_destroy(&write_cond); return 0; } ```

相关推荐

最新推荐

recommend-type

操作系统实训设计报告读者写者问题

操作系统实训设计报告读者写者问题操作系统实训设计报告读者写者问题操作系统实训设计报告读者写者问题操作系统实训设计报告读者写者问题
recommend-type

在linux上模拟uCOS-II实时操作系统的实现

uCOS-II是一个短小而功能强大的实时嵌入式操作系统。在Jean J.Labrosse先生所著.由邵贝贝教授翻译的Micro/uCOS-II THE REAL-TIME KERNEL(Second Edition)一书中对这一操作系统作出了精彩的讲解,该书是一部关于uCOS-...
recommend-type

操作系统课程设计-进程同步模拟(吃水果问题)

1.模拟吃水果的同步模型:桌子上有一只盘子,最多可容纳两个水果,每次只能放入或者取出一个水果。爸爸专门向盘子中放苹果,妈妈专门向盘子中放橘子,两个儿子专门等待吃盘子中的橘子,两个女儿专门等吃盘子中的...
recommend-type

HCIA-Datacom V1.0 模拟考试

本配套模拟考试为HCIA-Datacom V1.0 华为认证数通工程师在线课程的最后考试答案,涵盖判断题、单选题和多选题,可参考。 本考试为HCIA-Datacom华为数通认证工程师认证的模拟考试,涵盖路由交换基础、WLAN等知识点,...
recommend-type

RTL8188FU-Linux-v5.7.4.2-36687.20200602.tar(20765).gz

REALTEK 8188FTV 8188eus 8188etv linux驱动程序稳定版本, 支持AP,STA 以及AP+STA 共存模式。 稳定支持linux4.0以上内核。
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

:YOLOv1目标检测算法:实时目标检测的先驱,开启计算机视觉新篇章

![:YOLOv1目标检测算法:实时目标检测的先驱,开启计算机视觉新篇章](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/69b98e1a619b1bb3c59cf98f4e397cd2.png) # 1. 目标检测算法概述 目标检测算法是一种计算机视觉技术,用于识别和定位图像或视频中的对象。它在各种应用中至关重要,例如自动驾驶、视频监控和医疗诊断。 目标检测算法通常分为两类:两阶段算法和单阶段算法。两阶段算法,如 R-CNN 和 Fast R-CNN,首先生成候选区域,然后对每个区域进行分类和边界框回归。单阶段算法,如 YOLO 和 SSD,一次性执行检
recommend-type

设计算法实现将单链表中数据逆置后输出。用C语言代码

如下所示: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义单链表节点结构体 struct node { int data; struct node *next; }; // 定义单链表逆置函数 struct node* reverse(struct node *head) { struct node *prev = NULL; struct node *curr = head; struct node *next; while (curr != NULL) { next
recommend-type

c++校园超市商品信息管理系统课程设计说明书(含源代码) (2).pdf

校园超市商品信息管理系统课程设计旨在帮助学生深入理解程序设计的基础知识,同时锻炼他们的实际操作能力。通过设计和实现一个校园超市商品信息管理系统,学生掌握了如何利用计算机科学与技术知识解决实际问题的能力。在课程设计过程中,学生需要对超市商品和销售员的关系进行有效管理,使系统功能更全面、实用,从而提高用户体验和便利性。 学生在课程设计过程中展现了积极的学习态度和纪律,没有缺勤情况,演示过程流畅且作品具有很强的使用价值。设计报告完整详细,展现了对问题的深入思考和解决能力。在答辩环节中,学生能够自信地回答问题,展示出扎实的专业知识和逻辑思维能力。教师对学生的表现予以肯定,认为学生在课程设计中表现出色,值得称赞。 整个课程设计过程包括平时成绩、报告成绩和演示与答辩成绩三个部分,其中平时表现占比20%,报告成绩占比40%,演示与答辩成绩占比40%。通过这三个部分的综合评定,最终为学生总成绩提供参考。总评分以百分制计算,全面评估学生在课程设计中的各项表现,最终为学生提供综合评价和反馈意见。 通过校园超市商品信息管理系统课程设计,学生不仅提升了对程序设计基础知识的理解与应用能力,同时也增强了团队协作和沟通能力。这一过程旨在培养学生综合运用技术解决问题的能力,为其未来的专业发展打下坚实基础。学生在进行校园超市商品信息管理系统课程设计过程中,不仅获得了理论知识的提升,同时也锻炼了实践能力和创新思维,为其未来的职业发展奠定了坚实基础。 校园超市商品信息管理系统课程设计的目的在于促进学生对程序设计基础知识的深入理解与掌握,同时培养学生解决实际问题的能力。通过对系统功能和用户需求的全面考量,学生设计了一个实用、高效的校园超市商品信息管理系统,为用户提供了更便捷、更高效的管理和使用体验。 综上所述,校园超市商品信息管理系统课程设计是一项旨在提升学生综合能力和实践技能的重要教学活动。通过此次设计,学生不仅深化了对程序设计基础知识的理解,还培养了解决实际问题的能力和团队合作精神。这一过程将为学生未来的专业发展提供坚实基础,使其在实际工作中能够胜任更多挑战。
recommend-type

"互动学习:行动中的多样性与论文攻读经历"

多样性她- 事实上SCI NCES你的时间表ECOLEDO C Tora SC和NCESPOUR l’Ingén学习互动,互动学习以行动为中心的强化学习学会互动,互动学习,以行动为中心的强化学习计算机科学博士论文于2021年9月28日在Villeneuve d'Asq公开支持马修·瑟林评审团主席法布里斯·勒菲弗尔阿维尼翁大学教授论文指导奥利维尔·皮耶昆谷歌研究教授:智囊团论文联合主任菲利普·普雷教授,大学。里尔/CRISTAL/因里亚报告员奥利维耶·西格德索邦大学报告员卢多维奇·德诺耶教授,Facebook /索邦大学审查员越南圣迈IMT Atlantic高级讲师邀请弗洛里安·斯特鲁布博士,Deepmind对于那些及时看到自己错误的人...3谢谢你首先,我要感谢我的两位博士生导师Olivier和Philippe。奥利维尔,"站在巨人的肩膀上"这句话对你来说完全有意义了。从科学上讲,你知道在这篇论文的(许多)错误中,你是我可以依