pthread_mutex_t chopsticks[6]

时间: 2024-05-17 10:17:44 浏览: 9
这是一个定义了6个互斥锁的数组,通常用于解决哲学家就餐问题。在这个问题中,有5个哲学家围坐在一张圆桌周围,每个哲学家面前放着一只筷子,共有5只筷子。哲学家需要两只筷子才能进餐,但是每次只能拿一只,因此如果所有哲学家同时拿起了自己面前的筷子,就会导致死锁。通过使用互斥锁来控制哲学家获取筷子的顺序,可以避免死锁的发生。
相关问题

使用gcc编译并运行哲学家就餐问题,并使用pthread_create()、pthread_join()、 pthread_ cancel ()、sem_init()、sem_wait()、sem_post()等函数的原理和使用方法;

哲学家就餐问题是一个经典的同步问题,它描述了五个哲学家在一张圆桌旁就餐的场景,每个哲学家都需要交替地进行思考和就餐。每个哲学家需要使用两个叉子,但圆桌上只有五个叉子,因此哲学家需要合理地协调使用叉子以避免死锁。 下面是使用pthread库实现哲学家就餐问题的代码,主要使用了pthread_create()、pthread_join()、pthread_cancel()、sem_init()、sem_wait()、sem_post()等函数。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #define N 5 // 哲学家数目 #define LEFT (i+N-1)%N // 左邻居编号 #define RIGHT (i+1)%N // 右邻居编号 #define THINKING 0 // 哲学家正在思考 #define HUNGRY 1 // 哲学家饿了 #define EATING 2 // 哲学家正在吃饭 sem_t chopsticks[N]; // 信号量数组,表示叉子的使用情况 sem_t mutex; // 互斥信号量,用于保护临界区资源的访问 int state[N]; // 存储哲学家的状态,初始值都是THINKING void *philosopher(void *arg) { int i = *(int *)arg; while (1) { printf("Philosopher %d is thinking...\n", i); sleep(rand()%3+1); //思考一段时间 sem_wait(&mutex); // 进入临界区 state[i] = HUNGRY; // 改变哲学家状态 printf("Philosopher %d is hungry...\n", i); test(i); // 尝试取得两个叉子 sem_post(&mutex); // 退出临界区 sem_wait(&chopsticks[i]); // 取得左边的叉子 sem_wait(&chopsticks[RIGHT]); // 取得右边的叉子 printf("Philosopher %d is eating...\n", i); sleep(rand()%3+1); //吃饭一段时间 sem_post(&chopsticks[i]); // 放回左边的叉子 sem_post(&chopsticks[RIGHT]); // 放回右边的叉子 sem_wait(&mutex); // 进入临界区 state[i] = THINKING; // 改变哲学家状态 printf("Philosopher %d finished eating and is thinking...\n", i); test(LEFT); // 通知左右邻居可以开始吃饭了 test(RIGHT); sem_post(&mutex); // 退出临界区 } } void test(int i) { if (state[i]==HUNGRY && state[LEFT]!=EATING && state[RIGHT]!=EATING) { state[i] = EATING; sem_post(&chopsticks[i]); // 通知该哲学家可以开始吃饭了 } } int main() { pthread_t tid[N]; int i, args[N]; sem_init(&mutex, 0, 1); // 互斥信号量初始值为1 for (i=0; i<N; ++i) { sem_init(&chopsticks[i], 0, 1); // 叉子信号量初始值为1 args[i] = i; pthread_create(&tid[i], NULL, philosopher, (void *)&args[i]); // 创建线程 } for (i=0; i<N; ++i) pthread_join(tid[i], NULL); // 等待线程结束 return 0; } ``` 在该代码中,我们定义了一个长度为N的信号量数组chopsticks,它表示叉子的使用情况,初始值都为1,即所有叉子都可用。我们还定义了一个互斥信号量mutex,用于保护临界区资源的访问,初始值为1。 在每个哲学家的线程函数philosopher中,我们使用了一个while循环,表示哲学家会一直进行思考和就餐的交替过程。在每次思考结束后,哲学家会进入临界区,改变自己的状态为HUNGRY,并尝试取得两个叉子。如果取得两个叉子成功,就进入就餐状态EATING,否则就等待其他哲学家放回叉子。在就餐结束后,哲学家会放回两个叉子,并通知左右邻居可以开始就餐了。 在test函数中,我们判断如果哲学家i的状态为HUNGRY,而它的左右邻居都不在EATING状态,就将哲学家i的状态改为EATING,并通过sem_post函数通知哲学家i可以开始就餐了。 在主函数中,我们首先使用sem_init函数初始化所有信号量,然后使用pthread_create函数创建N个线程,每个线程对应一个哲学家。最后,使用pthread_join函数等待N个线程结束。 以上就是使用pthread库编写哲学家就餐问题的代码和函数使用方法的介绍。

用c语言编写程序,程序需要六个线程,主线程用于显示功能描述;五个哲学家线程用于模拟哲学家的活动,即不停地思考、饥饿、进食。相邻的两个哲学家线程需要共享他们中间的同一根筷子,因此对每一根筷子的使用要互斥,用互斥体数组h_mutex_chopsticks来实现。主线程创建五个哲学家线程后要等待所有哲学家结束,用线程句柄数组h_thread来表示五个线程,主线程通过等待这五个线程句柄来实现同步。

这是一个典型的哲学家就餐问题,需要使用互斥锁保证同一时刻只有一个哲学家能够使用同一根筷子。以下是一个可能的C语言实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.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 #define THINKING 0 // 思考状态 #define HUNGRY 1 // 饥饿状态 #define EATING 2 // 就餐状态 pthread_mutex_t h_mutex_chopsticks[N]; // 筷子互斥体数组 pthread_cond_t h_cond_philosophers[N]; // 哲学家条件变量数组 int state[N]; // 哲学家状态数组 void *philosopher(void *arg) { int i = *(int *)arg; while (1) { printf("Philosopher %d is thinking.\n", i); usleep(rand() % 1000000); // 模拟思考过程 pthread_mutex_lock(&h_mutex_chopsticks[LEFT]); // 获取左边的筷子 pthread_mutex_lock(&h_mutex_chopsticks[RIGHT]); // 获取右边的筷子 printf("Philosopher %d is eating.\n", i); usleep(rand() % 1000000); // 模拟就餐过程 pthread_mutex_unlock(&h_mutex_chopsticks[RIGHT]); // 释放右边的筷子 pthread_mutex_unlock(&h_mutex_chopsticks[LEFT]); // 释放左边的筷子 } } int main() { pthread_t h_thread[N]; int i, id[N]; for (i = 0; i < N; i++) { pthread_mutex_init(&h_mutex_chopsticks[i], NULL); // 初始化互斥体 pthread_cond_init(&h_cond_philosophers[i], NULL); // 初始化条件变量 id[i] = i; pthread_create(&h_thread[i], NULL, philosopher, &id[i]); // 创建哲学家线程 } for (i = 0; i < N; i++) { pthread_join(h_thread[i], NULL); // 等待所有哲学家线程结束 } return 0; } ``` 在该程序中,每个哲学家线程执行无限循环,不停地思考、饥饿和就餐。当哲学家进入就餐状态时,他会先获取左边的筷子,再获取右边的筷子,然后开始就餐。就餐结束后,他会先释放右边的筷子,再释放左边的筷子,回到思考状态。在获取筷子时,使用互斥锁保证同一时刻只有一个哲学家能够获取同一根筷子,防止死锁的发生。此外,程序使用条件变量实现了每个哲学家的状态转换,当一个哲学家饥饿时,他会等待左右两边的哲学家就餐结束并释放筷子,以便他能够获取筷子就餐。

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