c语言解决不死锁的哲学家问题,要求把哲学家们的活动过程用文字或图形可视化形式表 示出来。 提示:首先设置一个“PCB”数组或队列,其中一个字段表示“阻塞原因兼阻塞标志”, 本实验中,该数组有 5 个元素表示 5 个哲学家即可。它们随机提出申请以及进行“思考”“吃” 的行为。再设一个“筷子”数组。还需要设置哪些数据结构以及需要哪些字段自己考虑。示
时间: 2023-06-10 14:08:18 浏览: 173
哲学家问题是指在一个圆桌上坐着五个哲学家,每个哲学家面前有一只碗和一根筷子。哲学家的生活方式只有两种,一种是思考,一种是进食。但是这五个哲学家只有五根筷子,而进食需要两根筷子,因此如果不加限制,哲学家们会陷入死锁状态。
为了解决这个问题,我们可以使用信号量机制。每个哲学家都是一个线程,每两个哲学家之间有一根筷子,我们可以使用二元信号量表示筷子的占用情况。当一个哲学家想要进食时,他必须先获取他自己左右两边的筷子,如果这两个筷子都没有被占用,那么他就可以开始进食;否则他就需要等待,直到筷子被释放。
以下是C语言实现该问题的代码:
```
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#define N 5 // 哲学家数量
#define LEFT (i + N - 1) % N // 左边的哲学家编号
#define RIGHT (i + 1) % N // 右边的哲学家编号
enum { THINKING, HUNGRY, EATING } state[N]; // 哲学家的状态
sem_t mutex; // 互斥信号量
sem_t s[N]; // 哲学家的信号量
void test(int i) {
if (state[i] == HUNGRY && state[LEFT] != EATING && state[RIGHT] != EATING) {
// 如果该哲学家饿了,而且他的左右两边的哲学家都没有在吃饭,那么他就可以开始吃饭
state[i] = EATING;
printf("哲学家%d拿起了%d号筷子和%d号筷子,开始进餐\n", i + 1, LEFT + 1, i + 1);
sem_post(&s[i]);
}
}
void take_forks(int i) {
sem_wait(&mutex);
state[i] = HUNGRY;
printf("哲学家%d饿了,开始思考\n", i + 1);
test(i);
sem_post(&mutex);
sem_wait(&s[i]);
sleep(1); // 进餐
}
void put_forks(int i) {
sem_wait(&mutex);
state[i] = THINKING;
printf("哲学家%d放下了%d号筷子和%d号筷子,开始思考\n", i + 1, LEFT + 1, i + 1);
test(LEFT);
test(RIGHT);
sem_post(&mutex);
}
void *philosopher(void *arg) {
int i = *(int *)arg;
while (1) {
sleep(1); // 思考
take_forks(i);
sleep(1); // 进餐
put_forks(i);
}
}
int main() {
pthread_t tid[N];
int i, id[N];
sem_init(&mutex, 0, 1);
for (i = 0; i < N; i++) {
sem_init(&s[i], 0, 0);
id[i] = i;
pthread_create(&tid[i], NULL, philosopher, &id[i]);
}
for (i = 0; i < N; i++) {
pthread_join(tid[i], NULL);
}
return 0;
}
```
在这个程序中,我们使用了一个数组`state`来表示每个哲学家的状态。初始时,所有哲学家都处于`THINKING`状态。当一个哲学家进入饥饿状态时,他会把自己的状态设置为`HUNGRY`。当他拿到了两个筷子并开始进餐时,他会把自己的状态设置为`EATING`。
我们使用两个信号量来保护`state`数组的访问。一个是互斥信号量`mutex`,用于保护对`state`数组的修改;另一个是`sem_t s[N]`,用于表示每个哲学家的状态。当一个哲学家进入饥饿状态时,他会尝试获取两个筷子,如果他没有成功获取两个筷子,那么他会阻塞在`s[i]`信号量上。当他成功获取两个筷子并开始进餐时,他会释放`s[i]`信号量。
最后,我们使用`pthread_create`函数创建一个线程来代表每个哲学家,然后让他们不断进行思考和进餐的过程。