用c语言编写程序,该程序运行时能创建N个线程,其中既有读者线程又有写者线程,它们按照事先设计好的测试数据进行读写操作。用信号量和PV操作实现读者/写者问题。
时间: 2024-03-18 16:41:42 浏览: 61
操作系统实验1用信号量来实现读者-写者问题
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好的,这是一个典型的读者/写者问题,可以用信号量和PV操作来实现。具体的实现方式如下:
首先,我们需要定义三个信号量:
- mutex:互斥信号量,保证同时只有一个线程对共享资源进行访问;
- rw_mutex:读写信号量,保证读者和写者之间的互斥访问;
- read_count_mutex:读计数器互斥信号量,保证同时只有一个线程对读计数器进行访问。
然后,我们需要定义两个全局变量:
- read_count:读计数器,记录当前有多少个读者在读取共享资源;
- data:共享资源,这里假设为一个整型数组。
下面是具体的实现代码:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#define N 10 // 线程数量
#define M 100 // 共享资源大小
int data[M]; // 共享资源
int read_count = 0; // 读计数器
sem_t mutex, rw_mutex, read_count_mutex; // 信号量
void *reader(void *arg)
{
int id = *(int *)arg;
while (1) {
sem_wait(&read_count_mutex); // 读计数器加锁
read_count++;
if (read_count == 1) { // 第一个读者需要获取写锁
sem_wait(&rw_mutex); // 写锁加锁
}
sem_post(&read_count_mutex); // 读计数器解锁
// 读取共享资源
sem_wait(&mutex); // 互斥锁加锁
printf("Reader %d read data: %d\n", id, data[0]);
sem_post(&mutex); // 互斥锁解锁
sem_wait(&read_count_mutex); // 读计数器加锁
read_count--;
if (read_count == 0) { // 最后一个读者需要释放写锁
sem_post(&rw_mutex); // 写锁解锁
}
sem_post(&read_count_mutex); // 读计数器解锁
// 休眠一段时间
usleep(rand() % 1000);
}
}
void *writer(void *arg)
{
int id = *(int *)arg;
while (1) {
sem_wait(&rw_mutex); // 写锁加锁
// 更新共享资源
sem_wait(&mutex); // 互斥锁加锁
data[0] = rand();
printf("Writer %d write data: %d\n", id, data[0]);
sem_post(&mutex); // 互斥锁解锁
sem_post(&rw_mutex); // 写锁解锁
// 休眠一段时间
usleep(rand() % 1000);
}
}
int main()
{
// 初始化信号量
sem_init(&mutex, 0, 1);
sem_init(&rw_mutex, 0, 1);
sem_init(&read_count_mutex, 0, 1);
// 创建读者和写者线程
pthread_t threads[N];
int ids[N];
for (int i = 0; i < N; i++) {
ids[i] = i + 1;
if (i % 2 == 0) {
pthread_create(&threads[i], NULL, reader, &ids[i]);
} else {
pthread_create(&threads[i], NULL, writer, &ids[i]);
}
}
// 等待所有线程退出
for (int i = 0; i < N; i++) {
pthread_join(threads[i], NULL);
}
// 销毁信号量
sem_destroy(&mutex);
sem_destroy(&rw_mutex);
sem_destroy(&read_count_mutex);
return 0;
}
```
在上面的代码中,我们创建了N个线程,其中奇数编号的线程为写者,偶数编号的线程为读者。每个线程在执行过程中会对共享资源进行读或写操作,并且会在操作前后通过PV操作对信号量进行操作,保证线程之间的互斥访问和同步操作。同时,为了避免读者饥饿现象,我们使用了读计数器来记录当前有多少个读者在读取共享资源,并且在读者线程中使用了读计数器互斥信号量来保证读计数器的操作是线程安全的。
需要注意的是,上面的实现代码只是一个简单的示例,实际应用中需要根据具体的需求进行修改和扩展。
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