使用C语言编程实现经典的进程同步问题--读者与写者问题

好的，针对您的问题，我来简要介绍一下读者与写者问题的解决方案。

读者与写者问题是指多个进程同时访问同一共享资源的问题。在这个问题中，读者进程只读取共享资源，而写者进程则可以修改共享资源。如果多个进程同时对共享资源进行读写，就可能会出现数据不一致的问题。

为了防止这种情况的发生，我们需要对读者与写者进行同步。其中最常用的解决方案是使用信号量。

下面是使用信号量实现读者与写者同步的C语言代码：

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

#define READERS_NUM 5
#define WRITERS_NUM 2

sem_t mutex, write_mutex;
int readers_count = 0;

void *reader(void *arg) {
    int id = *(int *)arg;
    while (1) {
        sem_wait(&mutex);
        readers_count++;
        if (readers_count == 1) {
            sem_wait(&write_mutex);
        }
        sem_post(&mutex);
        printf("Reader %d is reading...\n", id);
        sem_wait(&mutex);
        readers_count--;
        if (readers_count == 0) {
            sem_post(&write_mutex);
        }
        sem_post(&mutex);
    }
    pthread_exit(NULL);
}

void *writer(void *arg) {
    int id = *(int *)arg;
    while (1) {
        sem_wait(&write_mutex);
        printf("Writer %d is writing...\n", id);
        sem_post(&write_mutex);
    }
    pthread_exit(NULL);
}

int main() {
    pthread_t readers[READERS_NUM], writers[WRITERS_NUM];
    int i, reader_id[READERS_NUM], writer_id[WRITERS_NUM];

    sem_init(&mutex, 0, 1);
    sem_init(&write_mutex, 0, 1);

    for (i = 0; i < READERS_NUM; i++) {
        reader_id[i] = i + 1;
        pthread_create(&readers[i], NULL, reader, &reader_id[i]);
    }

    for (i = 0; i < WRITERS_NUM; i++) {
        writer_id[i] = i + 1;
        pthread_create(&writers[i], NULL, writer, &writer_id[i]);
    }

    for (i = 0; i < READERS_NUM; i++) {
        pthread_join(readers[i], NULL);
    }

    for (i = 0; i < WRITERS_NUM; i++) {
        pthread_join(writers[i], NULL);
    }

    sem_destroy(&mutex);
    sem_destroy(&write_mutex);

    return 0;
}

在这段代码中，我们使用了两个信号量 `mutex` 和 `write_mutex`。`mutex` 用来互斥读者之间的访问，`write_mutex` 用来互斥写者之间的访问。同时，我们使用了一个整型变量 `readers_count` 来记录当前正在进行读操作的读者数量。

在读者进程中，我们首先使用 `sem_wait(&mutex)` 互斥读者之间的访问，然后将 `readers_count` 加 1，如果这个读者是第一个读者，则使用 `sem_wait(&write_mutex)` 阻塞写者进程，直到所有读者读取完成。读者读取完成后，再将 `readers_count` 减 1，如果当前没有读者正在读取，则使用 `sem_post(&write_mutex)` 唤醒写者进程。

在写者进程中，我们首先使用 `sem_wait(&write_mutex)` 等待互斥访问，然后进行写操作，最后使用 `sem_post(&write_mutex)` 释放写锁。

在 `main` 函数中，我们创建了多个读者和写者线程，并使用 `pthread_join` 等待它们的完成。最后，我们使用 `sem_destroy` 销毁信号量。

这样，我们就成功地使用信号量解决了读者与写者问题。