操作系统吸烟者问题C语言代码

下面是一个基于信号量的解法的C语言代码实现：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <unistd.h>

#define N 3  // 最大吸烟者数量

sem_t tobacco;  // 烟草
sem_t paper;    // 纸
sem_t matches;  // 火柴
sem_t agent;    // 客服

void* smoker_tobacco(void* arg);  // 吸烟者1
void* smoker_paper(void* arg);    // 吸烟者2
void* smoker_matches(void* arg);  // 吸烟者3
void* agent_func(void* arg);      // 客服

int main() {
    pthread_t smoker1, smoker2, smoker3, a;
    sem_init(&tobacco, 0, 0);
    sem_init(&paper, 0, 0);
    sem_init(&matches, 0, 0);
    sem_init(&agent, 0, 1);

    if (pthread_create(&smoker1, NULL, smoker_tobacco, NULL) != 0) {
        perror("pthread_create error");
        exit(1);
    }

    if (pthread_create(&smoker2, NULL, smoker_paper, NULL) != 0) {
        perror("pthread_create error");
        exit(1);
    }

    if (pthread_create(&smoker3, NULL, smoker_matches, NULL) != 0) {
        perror("pthread_create error");
        exit(1);
    }

    if (pthread_create(&a, NULL, agent_func, NULL) != 0) {
        perror("pthread_create error");
        exit(1);
    }

    pthread_join(smoker1, NULL);
    pthread_join(smoker2, NULL);
    pthread_join(smoker3, NULL);
    pthread_join(a, NULL);
    sem_destroy(&tobacco);
    sem_destroy(&paper);
    sem_destroy(&matches);
    sem_destroy(&agent);
    return 0;
}

void* smoker_tobacco(void* arg) {
    while (1) {
        sem_wait(&tobacco);
        printf("Smoker1 got tobacco.\n");
        sleep(1); // 吸烟
        sem_post(&agent);
    }
}

void* smoker_paper(void* arg) {
    while (1) {
        sem_wait(&paper);
        printf("Smoker2 got paper.\n");
        sleep(1); // 吸烟
        sem_post(&agent);
    }
}

void* smoker_matches(void* arg) {
    while (1) {
        sem_wait(&matches);
        printf("Smoker3 got matches.\n");
        sleep(1); // 吸烟
        sem_post(&agent);
    }
}

void* agent_func(void* arg) {
    int item;
    while (1) {
        sem_wait(&agent);
        item = rand() % 3;
        switch (item) {
            case 0:  // 提供烟草和纸
                printf("Agent put tobacco and paper on the table.\n");
                sem_post(&matches);
                break;
            case 1:  // 提供烟草和火柴
                printf("Agent put tobacco and matches on the table.\n");
                sem_post(&paper);
                break;
            case 2:  // 提供纸和火柴
                printf("Agent put paper and matches on the table.\n");
                sem_post(&tobacco);
                break;
        }
    }
}

这个程序中，使用了4个信号量：

- tobacco、paper、matches：表示烟草、纸、火柴的可用状态，初值均为0。
- agent：表示客服的可用状态，初值为1。

吸烟者和客服都是一个无限循环的线程。当客服（agent）发现桌子上有两种需要的材料时，就放开一个信号量，使得对应的吸烟者线程可以获得需要的材料，然后进行吸烟。吸烟者吸烟完毕后，又放开了一个信号量，使得客服线程可以开始下一轮提供材料。