编程实现经典的进程同步问题--读者与写者问题

读者与写者问题是一个经典的进程同步问题，主要解决的是在多个进程同时对共享资源进行读写时可能出现的数据不一致的问题。以下是一个基于信号量的读者写者问题的实现：

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

#define MAX_READERS 10

// 共享的资源
int resource = 0;

// 信号量
sem_t resource_sem, read_sem;

// 读者线程
void *reader(void *arg) {
    int id = *(int *)arg;

    while (1) {
        // 等待读取资源的许可
        sem_wait(&read_sem);

        // 读取共享资源
        printf("Reader %d reads resource: %d\n", id, resource);

        // 释放读取资源的许可
        sem_post(&read_sem);
    }

    return NULL;
}

// 写者线程
void *writer(void *arg) {
    int id = *(int *)arg;

    while (1) {
        // 等待写入资源的许可
        sem_wait(&resource_sem);

        // 写入共享资源
        resource++;
        printf("Writer %d writes resource: %d\n", id, resource);

        // 释放写入资源的许可
        sem_post(&resource_sem);

        // 等待读取资源的许可
        sem_wait(&read_sem);

        // 读取共享资源
        printf("Writer %d reads resource: %d\n", id, resource);

        // 释放读取资源的许可
        sem_post(&read_sem);
    }

    return NULL;
}

int main() {
    int i, reader_ids[MAX_READERS];
    pthread_t readers[MAX_READERS], writers[2];

    // 初始化信号量
    sem_init(&resource_sem, 0, 1);
    sem_init(&read_sem, 0, MAX_READERS);

    // 创建读者线程
    for (i = 0; i < MAX_READERS; i++) {
        reader_ids[i] = i;
        pthread_create(&readers[i], NULL, reader, &reader_ids[i]);
    }

    // 创建写者线程
    for (i = 0; i < 2; i++) {
        int *writer_id = malloc(sizeof(int));
        *writer_id = i;
        pthread_create(&writers[i], NULL, writer, writer_id);
    }

    // 等待线程结束
    for (i = 0; i < MAX_READERS; i++) {
        pthread_join(readers[i], NULL);
    }
    for (i = 0; i < 2; i++) {
        pthread_join(writers[i], NULL);
    }

    // 销毁信号量
    sem_destroy(&resource_sem);
    sem_destroy(&read_sem);

    return 0;
}

在上面的代码中，我们使用了两个信号量来实现读者写者问题。其中，`resource_sem` 表示当前是否可以写入共享资源，`read_sem` 表示当前是否可以读取共享资源。读者线程在读取资源前需要等待 `read_sem` 许可，读取完后再释放许可，而写者线程在写入资源前需要等待 `resource_sem` 许可，写入完后再释放许可；同时，写者线程在写入资源后还需要等待 `read_sem` 许可，以确保其它读者线程已经读取完该资源。

需要注意的是，在实际应用中，由于读者可能比写者更多，因此需要动态调整 `read_sem` 的初始值。同时，由于信号量只能用于同一进程内的线程同步，因此在分布式系统中需要使用其它的同步机制，例如分布式锁。