void philosopher(int i); // the array and the variable below storage their sem_id int chopsticks[5]; int main(int argc, char* args[]) { for (int i = 0; i < 5; ++i) chopsticks[i] = CreateSem(1); int fpid = 1; int amount = 5; while (fpid != 0 && --amount) fpid = fork(); philosopher(amount); return 0; } void philosopher(int i) { printf("my i = %d\n", i); while (true) { think(i); // for each philosopher, the i-th chopstick is at his left, // and the (i + 1) % 5 th chopstick is at his right; // odd get left first, and even get right first if (i % 2 == 1) { Psem(chopsticks[i]); printf("philosopher %d get left\n", i); Psem(chopsticks[(i + 1) % 5]); printf("philosopher %d get right\n", i); eat(i); Vsem(chopsticks[i]); printf("philosopher %d put down left\n", i); Vsem(chopsticks[(i + 1) % 5]); printf("philosopher %d put down right\n", i); } else { Psem(chopsticks[(i + 1) % 5]); printf("philosopher %d get right\n", i); Psem(chopsticks[i]); printf("philosopher %d get left\n", i); eat(i); Vsem(chopsticks[(i + 1) % 5]); printf("philosopher %d put down right\n", i); Vsem(chopsticks[i]); printf("philosopher %d put down left\n", i); } } }

这段代码实现了五个哲学家就餐问题的解决方案。整个程序分为两个部分：主函数和哲学家函数。

在主函数中，首先创建了五个二元信号量，用于表示五个餐叉是否被占用。然后通过循环创建五个子进程，每个子进程调用哲学家函数进行就餐。

在哲学家函数中，首先输出当前哲学家的编号，然后进入一个无限循环。在循环中，哲学家会先思考一段时间（调用 think 函数），然后尝试获取左右两个餐叉。

对于奇数号哲学家，先获取左边的餐叉，再获取右边的餐叉；对于偶数号哲学家，则相反。如果无法同时获取到两个餐叉，哲学家就会一直等待，直到获取到餐叉。

一旦成功获取到两个餐叉，哲学家就会进入就餐状态（调用 eat 函数）。就餐完毕后，哲学家会先放下左边的餐叉，再放下右边的餐叉，然后继续思考。

在放下餐叉时，需要调用 Vsem 函数释放相应的信号量，表示该餐叉空闲可用。

相关问题

#include <iostream> #include <thread> #include <mutex> #include <condition_variable> using namespace std; const int N = 5; // 哲学家数量 mutex forks[N]; // 叉子互斥锁 condition_variable cv[N]; // 条件变量，用于线程同步 void philosopher(int i) { while (true) { // 模拟思考 cout << "Philosopher " << i << " is hungry." << endl; // 拿起左手的叉子 forks[i].lock(); cout << "Philosopher " << i << " picks up left fork." << endl; // 尝试拿起右手的叉子 unique_lock<mutex> lock(forks[(i + 1) % N], defer_lock); while (!lock.try_lock()) { cv[i].wait(lock); } cout << "Philosopher " << i << " picks up right fork." << endl; // 进餐 cout << "Philosopher " << i << " starts eating." << endl; this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(rand() % 1000)); cout << "Philosopher " << i << " finishes eating." << endl; // 放下右手的叉子 lock.unlock(); cv[(i + 1) % N].notify_one(); cout << "Philosopher " << i << " puts down right fork." << endl; // 放下左手的叉子 forks[i].unlock(); cout << "Philosopher " << i << " puts down left fork." << endl; } } int main() { thread philosophers[N]; for (int i = 0; i < N; i++) { philosophers[i] = thread(philosopher, i); } for (int i = 0; i < N; i++) { philosophers[i].join(); } return 0; }分析案例

这是一个经典的哲学家就餐问题，使用了互斥锁和条件变量来实现线程同步。

在哲学家就餐问题中，有5个哲学家围坐在一张圆桌前，每个哲学家面前都有一只叉子。哲学家只有在同时拿到左右两只叉子时才能进餐，进餐完毕后需要放下叉子。

在代码实现中，每个哲学家对应一个线程，线程函数philosopher(i)模拟了哲学家的行为。当哲学家饥饿时，首先尝试拿起左手的叉子，如果成功则继续尝试拿起右手的叉子，如果失败则等待。当哲学家成功拿起左右两只叉子时，进餐一段时间后放下叉子，释放右手的叉子，并通知右边的哲学家可以拿起叉子了。

通过互斥锁保证了同一时刻只能有一个哲学家拿起同一只叉子，通过条件变量实现线程间的等待和通知，以避免死锁和忙等待的问题。

该实现方式在一定程度上解决了哲学家就餐问题，但仍存在一些问题，例如可能会出现饥饿死锁等问题。在实际应用中，需要根据具体情况进行进一步的优化和改进。

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #include <time.h> #define N 5 pthread_mutex_t chopstick[N];//筷子信号量 //哲学家线程函数 void* philosopher(void* arg){ int *i; i = (int *)arg;//哲学家序号 for(;;){ //思考 printf("%d 号哲学家在思考......\n",*i); sleep(rand()%3);//休眠随机时间，不超过3秒 //尝试取回左右两边的筷子 if(pthread_mutex_trylock(&chopstick[*i]) == 0 && pthread_mutex_trylock(&chopstick[(*i+1)%N]) == 0)//尝试同时拿到两个筷子 { //成功拿到两个筷子 printf("%d号哲学家在进餐......\n",*i); sleep(rand()%3);//休眠随机时间，不超过3秒 //放回筷子 pthread_mutex_unlock(&chopstick[*i]); pthread_mutex_unlock(&chopstick[(*i+1)%N]); } else { //释放已拿到的筷子，等待随机时间后重试 pthread_mutex_unlock(&chopstick[*i]); pthread_mutex_unlock(&chopstick[(*i+1)%N]); sleep(rand()%2); } } } int main(){ pthread_t id[N]; int i; for(i=0;i<N;i++) pthread_mutex_init(&chopstick[i],NULL); for(i=0;i<N;i++) { int *p; p=malloc(sizeof(int)); *p=i; pthread_create(&id[i],NULL,philosopher,(void*)p); } for(i=0;i<N;i++) pthread_join(id[i],NULL); }给代码加注释

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

#define N 5 //哲学家数量

pthread_mutex_t chopstick[N]; //筷子信号量

//哲学家线程函数
void* philosopher(void* arg){
    int *i;
    i = (int *)arg; //哲学家序号

    for(;;){
        //思考
        printf("%d 号哲学家在思考......\n",*i);
        sleep(rand()%3); //休眠随机时间，不超过3秒
        
        //尝试取回左右两边的筷子
        if(pthread_mutex_trylock(&chopstick[*i]) == 0 && pthread_mutex_trylock(&chopstick[(*i+1)%N]) == 0) //尝试同时拿到两个筷子
        {   
            //成功拿到两个筷子
            printf("%d号哲学家在进餐......\n",*i);
            sleep(rand()%3); //休眠随机时间，不超过3秒
            
            //放回筷子
            pthread_mutex_unlock(&chopstick[*i]);
            pthread_mutex_unlock(&chopstick[(*i+1)%N]);
        } 
        else 
        {
            //释放已拿到的筷子，等待随机时间后重试
            pthread_mutex_unlock(&chopstick[*i]);
            pthread_mutex_unlock(&chopstick[(*i+1)%N]);
            sleep(rand()%2);
        }
    }
}

int main(){
    pthread_t id[N];
    int i;

    //初始化筷子信号量
    for(i=0;i<N;i++)
        pthread_mutex_init(&chopstick[i],NULL);

    //创建哲学家线程
    for(i=0;i<N;i++)
    {
        int *p;
        p=malloc(sizeof(int));
        *p=i;
        pthread_create(&id[i],NULL,philosopher,(void*)p);
    }

    //等待哲学家线程结束
    for(i=0;i<N;i++)
        pthread_join(id[i],NULL);
}

代码中实现了哲学家问题的解决方案，通过线程模拟哲学家的行为，使用互斥锁来解决筷子竞争的问题。其中，`pthread_mutex_init`用于初始化互斥锁，`pthread_create`用于创建线程，`pthread_join`用于等待线程结束。对于每一个哲学家线程，其会进入一个无限循环，先进行思考，然后尝试取回左右两边的筷子，如果成功则进餐，否则释放已拿到的筷子并等待随机时间后重试。