哲学家进餐问题c代码

哲学家进餐问题是一个经典的并发问题，其描述了五个哲学家围坐在一张圆桌前，每个哲学家面前有一碗饭和一只筷子。哲学家只有在同时拿到左右两只筷子时才能进餐，进餐完毕后放下筷子继续思考人生。如果所有哲学家都拿起了左手边的筷子，那么他们就会陷入死锁状态，无法继续进餐。

下面是哲学家进餐问题的C语言代码实现：

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

#define N 5 // 哲学家数量
#define LEFT (i + N - 1) % N // 左邻居编号
#define RIGHT (i + 1) % N // 右邻居编号
#define THINKING 0 // 思考状态
#define HUNGRY 1 // 饥饿状态
#define EATING 2 // 进餐状态

int state[N]; // 哲学家状态数组
pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁
pthread_cond_t cond[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 拿到了左右两只筷子，开始进餐\n", i);
        pthread_cond_signal(&cond[i]); // 唤醒等待该哲学家的线程
    }
}

void take_forks(int i) {
    pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁
    state[i] = HUNGRY;
    printf("哲学家 %d 感到饥饿，开始思考人生\n", i);
    test(i); // 尝试拿起左右两只筷子
    while (state[i] != EATING) { // 如果没有拿到左右两只筷子，则等待
        pthread_cond_wait(&cond[i], &mutex);
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
}

void put_forks(int i) {
    pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁
    state[i] = THINKING;
    printf("哲学家 %d 进餐完毕，放下了左右两只筷子，开始思考人生\n", i);
    test(LEFT); // 尝试唤醒左右邻居
    test(RIGHT);
    pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
}

void *philosopher(void *arg) {
    int i = *(int *)arg;
    while (1) {
        sleep(rand() % 5 + 1); // 思考一段时间
        take_forks(i); // 拿起左右两只筷子
        sleep(rand() % 5 + 1); // 进餐一段时间
        put_forks(i); // 放下左右两只筷子
    }
}

int main() {
    pthread_t tid[N];
    int i, id[N];
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁
    for (i = 0; i < N; i++) {
        pthread_cond_init(&cond[i], NULL); // 初始化条件变量
        id[i] = i;
        pthread_create(&tid[i], NULL, philosopher, &id[i]); // 创建哲学家线程
    }
    for (i = 0; i < N; i++) {
        pthread_join(tid[i], NULL); // 等待哲学家线程结束
    }
    return 0;
}