用C语言描述银行家算法

银行家算法是一种用于避免死锁的算法，其核心思想是在分配资源时，预先检查分配后是否会导致系统无法满足所有进程的资源请求，从而避免死锁的发生。

具体实现步骤如下：

1. 定义进程的数量和资源的数量，以及每个进程当前持有的资源数量和需要的资源数量。

2. 定义可用资源的数量，即当前系统中未被分配的资源数量。

3. 根据当前进程持有的资源数量和需要的资源数量，计算出每个进程还需要的资源数量，并将其保存在一个数组中。

4. 从未完成的进程中选择一个进程，判断其需要的资源数量是否小于等于当前可用的资源数量，如果是，则将该进程的资源分配给它，同时更新系统中可用资源的数量。

5. 检查分配资源后，系统是否仍然能够满足所有进程的资源请求，如果是，则继续执行第4步；如果否，则回滚刚才的分配操作，并选择其他进程进行资源分配。

6. 重复执行第4步和第5步，直到所有进程都能够成功地获得所需的资源，或者无法再分配资源时，判断系统已经陷入死锁，需要采取相应的处理措施。

下面是一个简单的C语言实现：

#include <stdio.h>

#define MAX_PROCESS 10  // 最大进程数量
#define MAX_RESOURCE 10  // 最大资源数量

int available[MAX_RESOURCE];  // 可用资源数量
int max[MAX_PROCESS][MAX_RESOURCE];  // 进程最大需要的资源数量
int allocation[MAX_PROCESS][MAX_RESOURCE];  // 进程已分配的资源数量
int need[MAX_PROCESS][MAX_RESOURCE];  // 进程还需要的资源数量
int work[MAX_RESOURCE];  // 工作向量，保存当前可用的资源数量
int finish[MAX_PROCESS];  // 标记进程是否已完成

int request_resources(int pid, int request[]) {
    // 模拟进程请求资源
    int i;
    for (i = 0; i < MAX_RESOURCE; i++) {
        if (request[i] > need[pid][i] || request[i] > available[i]) {
            return 0;  // 请求资源超过进程所需或系统可用，拒绝请求
        }
    }

    // 尝试分配资源
    for (i = 0; i < MAX_RESOURCE; i++) {
        available[i] -= request[i];
        allocation[pid][i] += request[i];
        need[pid][i] -= request[i];
    }

    // 检查是否发生死锁
    int j, k;
    for (i = 0; i < MAX_RESOURCE; i++) {
        work[i] = available[i];
    }
    for (i = 0; i < MAX_PROCESS; i++) {
        finish[i] = 0;
    }
    int count = 0;
    while (count < MAX_PROCESS) {
        int found = 0;
        for (i = 0; i < MAX_PROCESS; i++) {
            if (!finish[i]) {
                int can_allocate = 1;
                for (j = 0; j < MAX_RESOURCE; j++) {
                    if (need[i][j] > work[j]) {
                        can_allocate = 0;
                        break;
                    }
                }
                if (can_allocate) {
                    for (j = 0; j < MAX_RESOURCE; j++) {
                        work[j] += allocation[i][j];
                    }
                    finish[i] = 1;
                    found = 1;
                    count++;
                }
            }
        }
        if (!found) {
            // 无法找到满足条件的进程，说明发生死锁
            // 回滚分配操作，返回错误
            for (j = 0; j < MAX_RESOURCE; j++) {
                available[j] += request[j];
                allocation[pid][j] -= request[j];
                need[pid][j] += request[j];
            }
            return 0;
        }
    }

    return 1;  // 请求资源成功
}

int main() {
    int i, j;
    // 初始化数据
    for (i = 0; i < MAX_RESOURCE; i++) {
        available[i] = 10;
    }
    for (i = 0; i < MAX_PROCESS; i++) {
        for (j = 0; j < MAX_RESOURCE; j++) {
            max[i][j] = 5;
            allocation[i][j] = 0;
            need[i][j] = max[i][j];
        }
    }

    // 模拟进程请求资源
    int pid = 0;
    int request[MAX_RESOURCE] = {2, 1, 3};
    if (request_resources(pid, request)) {
        printf("Process %d request resources successfully\n", pid);
    } else {
        printf("Process %d request resources failed\n", pid);
    }

    return 0;
}