（2）什么是哲学家就餐问题？利用信号量写出解决哲学家就餐问题的同步程序。

哲学家就餐问题是一个经典的并发问题，描述了五个哲学家围坐在桌子前，每人面前有一碗饭和一只筷子，五只筷子放在桌子中央。他们只能拿起自己左右两边的筷子来进餐，而每人吃饭时间较长，需要两只筷子。

这个问题的关键在于如何避免死锁，即每个哲学家都拿起自己左边的筷子，导致无法再拿到右边的筷子。

以下是一个使用信号量解决哲学家就餐问题的同步程序：

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

#define N 5 // 哲学家数量
#define LEFT (i+N-1)%N // 左邻居
#define RIGHT (i+1)%N // 右邻居
#define THINKING 0 // 思考
#define HUNGRY 1 // 饥饿
#define EATING 2 // 就餐

int state[N]; // 哲学家状态
pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁
sem_t sem[N]; // 信号量

void *philosopher(void *arg) {
    int i = *(int *)arg;
    while (1) {
        printf("Philosopher %d is thinking...\n", i);
        sleep(rand() % 5);

        printf("Philosopher %d is hungry...\n", i);
        state[i] = HUNGRY;
        test(i); // 尝试取得两只筷子
        sem_wait(&sem[i]); // 等待信号量
        printf("Philosopher %d is eating...\n", i);
        sleep(rand() % 5);

        printf("Philosopher %d has finished eating...\n", i);
        sem_post(&sem[LEFT]); // 放回左侧筷子
        sem_post(&sem[RIGHT]); // 放回右侧筷子
    }
}

void test(int i) {
    if (state[i] == HUNGRY && state[LEFT] != EATING && state[RIGHT] != EATING) {
        state[i] = EATING;
        sem_post(&sem[i]); // 释放信号量
    }
}

int main() {
    pthread_t tid[N];
    int i, id[N];
    for (i = 0; i < N; i++) {
        state[i] = THINKING;
        sem_init(&sem[i], 0, 0);
        id[i] = i;
    }
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    for (i = 0; i < N; 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，每个哲学家（线程）都有一个状态，包括 THINKING（思考）、HUNGRY（饥饿）和 EATING（就餐）。每个筷子（信号量）初始值为 0，表示不可用。当一个哲学家饥饿时，它会试图取得左右两只筷子，如果两只筷子都可用，那么它就开始就餐；否则，它会等待信号量，直到两只筷子都可用。就餐结束后，哲学家会放回两只筷子，这样其他哲学家就可以使用它们了。